塑料板材的性能和应用

塑料板、膜和片之间没有严格的界限，通常将厚度<0.25mm的称为膜，厚度在0.25～1mm之间的称为片，厚度>1mm的称为板。也有的将软制品厚度在0.25～2mm，硬质制品厚度在0.07～0.5mm的称为片；硬质制品厚度>0.5mm，软质制品厚度>2mm的称为板。

塑料板、片材的品种很多，用途极广。板材可直接作制品应用，或经二次加工后制作各种塑料制品，可代替钢板、铜板、木材、玻璃等材料作结构材料或包装材料，用于制作化工容器、储罐、内衬、电绝缘材料，作汽车、飞机、坦克等交通工具的内外包覆板，作建筑用建材板，如阳光板、玻璃窗、天花板、地板、隔板，作工业板材，如冰箱内衬、门衬等。

1.塑料板材的分类

塑料板材的分类见表17-25。

表17-25 塑料板材的分类

2.常用塑料板的性能及应用

塑料板的配方料品种很多，即使同一种树脂也可配制成不同性能及用途的板料。本节仅介绍通用塑料板的性能及应用，有关发泡板、透明板及功能性板料详见有关章节。

（1）PVC塑料板 按成型工艺PVC板可分为挤出板（硬板、软板、发泡板）、层压板和共挤板等。

1）PVC硬板。其一般厚度为2～40mm，宽度≥700mm。它具有较高的拉伸强度、抗冲击性和耐蚀性，透光率≥75%，维卡软化温度≥75℃。它阻燃性好，可用作工业板材（如防腐蚀设备及风道用板材）和建筑板材，可作透明板代替玻璃、有机玻璃，可作外墙装饰板（可作成仿木纹挂板或折叠板）、室内彩色装饰板、广告宣传板等，二次成型后可作包装容器。

2）PVC软板。它具有柔软性和弹性，且耐磨，耐腐蚀，广泛用作实验室、住宅、旅馆、车辆的铺地材料、防腐设备内衬、挡风门帘等。

3）PVC共挤板。为了提高PVC透明板的耐候性、透明度、强度等性能，常采用共挤双向拉伸技术制作共挤拉伸板，在PVC板表面共挤一层防紫外线层，可提高抗老化性，且可提高冲击强度2倍，透光率可达90%，耐低温达-30℃。

4）PVC塑料地板。PVC塑料板广泛用作室内装饰地板，其图案花纹多样（如仿木纹、石纹、大理石纹等），且耐水、耐蚀，有弹性（踩踏脚感好），耐磨、阻燃、不打滑、耐寒、易清洗，便于施工，在厨房、卫生间、洗衣房、储藏室中均可铺设弹性塑料卷材地板。在大厅、居室内可铺设块状塑料地板，按需要可组成各种丰富多彩的图案

PVC塑料地板按结构可分为地板砖、卷材、双层或三层涂刮法地板。涂刮法地板即面层用质量较好的树脂（一般厚度为0.5mm），底层用填料含量较高的树脂（或回收料），采用涂刮法成型而成的地板，一般厚度为1～1.5mm。

5）PVC层压板。它是由一定厚度（0.5～1mm）片材叠合热压而成的不透明板。片材由PVC树脂、碳酸钙、助剂等组成的配方，料压延而成（有硬片和软片之分）。硬PVC层压板厚度为2～50mm，具有良好的耐蚀性，电绝缘性及强度，可广泛用作防腐材料、结构板、工作台面或焊成耐腐蚀容器，化工设备内衬等，是化工行业不可缺少的耐蚀材料。软板可作防水、防腐蚀铺地材料。

PVC硬层压板的生产工艺流程如图17-8所示。

图17-8 PVC硬层压板的生产工艺流程

由于塑料是热的不良导体，因此热量不能很快从靠近热板的塑料表层传入内层，所以压制过程温度应分三个阶段进行控制，即低温→中温→高温。

①低温（预热）阶段。用蒸汽压为0.3～0.4MPa的蒸汽加热热板，使热量从料片面层向中间层传热，温度可控制在120℃左右，加热时间为15～20min，压制压力为1.77～2.43MPa，然后任其自然泄压至0.78～0.98MPa

②中温阶段。将蒸汽压增加为4.9～5.9MPa以加快传热，将温度升高至接近其粘流温度160℃。在升温过程中，应有一个瞬间泄压过程，以便排除积聚在板材间的空气。压制压力一般控制在0.78～0.98MPa，如果料片向外胀时，可适当减压，以防料片胀出过多，造成生产事故。

③高温阶段。将温度升高至170～175℃，以使板材中间层树脂也达到粘流温度，使料片在熔融的状态下层与层之间粘接在一起形成整体，但高温阶段的加热时间不宜过长，压制压力可与中温阶段的压力保持一致。在到达热压终点前10min，压力可逐步加至0.98～1.57MPa。

④冷却阶段。关闭蒸汽5min后，再通冷却水，在开始冷压10min后，压力保持在0.78～0.98MPa即可。此时，板材已基本成型，不宜加过高的压力。冷却至50℃以下时即可脱模。

（2）聚烯烃挤出板 它是指PE、PP类挤出板。其中，PE板表面光滑，耐腐蚀，无毒、耐低温，电绝缘性好，有低密度、高密度两种规格，厚度一般为2～8mm，宽度>1000mm。低密度板拉伸强度低（7MPa），高密度板拉伸强度可达22MPa。其抗冲击性能好，广泛用于包装、化工和电工行业。

PP板质轻，厚度均匀，强度高，耐热性好，耐酸碱，无毒，电绝缘性好，可作化工、机械、电气材料，也适于在较高温度下使用，如用热成型制作热饮料杯等。

（3）ABS挤出板 ABS板表面光滑，光泽性好，彩色鲜艳，抗冲击强度高，耐热性好，且涂覆和电镀性好，热成型及二次加工性良好，常用于二次加工制作结构件，如冰箱、洗衣机内衬，汽车挡泥板、仪表盘、内外覆盖板、装饰板，旅行箱体，电镀后可代替金属装饰件。

（4）PS板 PS常用作各类发泡板（EPS）及挤出板，可用作辊压花纹的装潢板、天花板、花纹玻璃板、照明板、交通标志、匾牌、广告板及隔板等。薄板材常作成双向拉伸板，用热成型加工包装容器。

（5）聚四氟乙烯板 F4板可用多种挤出工艺、模压工艺、车削加工制成的板材有SFB-1、SFB-2、SFB-3三种型号，厚度为0.5～100mm，宽度为60～450mm。还有圆形板，厚度为0.8～1.5mm，直径为100～250mm。

F4板具有耐热、耐蚀、摩擦因数极小，自润滑性和电绝缘性优异、吸水性小、无毒、无味、无臭、不粘接、不燃烧、气体阻隔性好、抗血栓及生理相容性好等优点，但力学性能一般，各类强度、刚性及硬度较差。

SFB-1主要用作在各种频率下的耐高温电绝缘材料，如电容器、变压器、电动机绝缘层等。SFB-2主要用于各种化工容器设备中的耐腐蚀内衬、垫圈、密封材料，也用作耐磨自润滑材料。SFB-3刚性较大，常用作耐腐蚀、耐高温的隔板等制品。另外，F4板（片）还可用作食品加工及医用材料。

F4中添加铜丝布、金属丝、钢丝网、F4漆布，玻璃纤维布等填料可组成单面、双面或中间层的增强层压板。

（6）热固性塑料层压板 层压板都由树脂与增强材料及助剂组成，且多数层压板均采用热固性树脂。其常用树脂有PF、EP、UP、DAP、PI、MF、SI等（热塑性树脂有PVC、F4、PA等），其中PF及EP用量最大，用途较广。

1）常用增强材料。热固性塑料层压板中常用的增强材料有：

①玻璃纤维织物。包括有碱、中碱及无碱三种玻璃纤维布，前两种价格低，耐酸，但强度及耐水性差；后者耐热好，强度高，耐湿，尺寸稳定性好，用于对电性能、力学性能有要求的制品。

②纸材。包括牛皮纸、α纤维素纸、布浆纸等，其中牛皮纸强度和韧性高，成本低可用作高强度制品；α纤维素纸表面光滑，电性能好，加工性好，但成本比牛皮纸高；布浆纸价格最高，可用作高力学性能、低吸湿制品。

③石棉有布材和纸材两种。布基的拉伸、弯曲强度及冲击强度高，耐磨、耐热；纸材价廉，耐热。石棉填料吸湿性小，但树脂浸渍性差。

④棉布具有良好的浸渍性、柔软性和耐磨性，且均整性好，其层压板具有抗冲击、减振和延展性。用作填料的棉布可分为三个等级，轻级布，面密度为60～120g/m²，由10～24tex高支纱织成，供高频高力学性能制品使用；中级布，面密度为120～200g/m²，由14.5～29tex中支纱织成，供一般层压制品用；重级布，面密度为200～500g/cm²，由36～58tex粗支纱织成，供一般机械或耐磨层压制品用。

⑤其他，如碳纤维布具有耐腐蚀、耐烧蚀、高强度等性能，价格高，用作高性能导电制品或与PF、EP、PI制作高性能复合板；合成纤维（如聚酰胺、聚丙烯腈、涤纶等）强度高，韧性好，耐高温，化学稳定性好，可作耐腐蚀、高强度层压板；高硅氧石英纤维具有耐高温特点，可作绝热、耐烧蚀层压板。

2）层压板的应用。层压板可以加工成各种结构和绝缘零部件，广泛应用于机械、化工和电子等行业中。层压板的种类不同，使用的场合也不尽相同。

①纸基层压板是以纸为填料的层压板，电气性能较布基的好，而力学性能较差，所以纸基层压板主要用于电气工业，少量用于建筑装饰材料。

②布基层压板比纸基层压板有更高的强度，主要用于制作机械零件。

③玻璃布层压板具有强度高、耐热性好、耐化学腐蚀性好、吸湿低等优点，主要用于结构材料。应用于机械、飞机、轮船、电气、化学工业等。

④石棉基层压板主要用于制造耐热部件和化工设备。

⑤合成纤维基层压板可以用在耐热、耐磨、耐腐蚀部件中。

3）几种常用热固性塑料层压板性能简介如下：

①酚醛树脂层压板。常用牛皮纸、棉布、玻璃布、绝缘纸等填料为基材，以酚醛树脂为粘结剂热压而成，其品种很多，如纸板型、布板型、玻璃布板型等。其优点是密度小、吸湿性小、拉伸及压缩强度比模压制品大，电绝缘性好，热导率低、摩擦因数低、可任意机械加工。布基板抗冲击，抗弯曲，抗扭转，吸振性好，可作齿轮等机械零件。但不同品种特性及应用有所不同，如纸基板有PFCP1～PFCP7共7种型号，厚度在0.4～50mm，宽度为1000～600mm，其性能指标及应用范围见表17-26～表17-28。

布基板有PFCC1～PFCC4四种型号，厚度为0.4～100mm，宽度为1000～2600mm，其性能及应用见表17-29。

表17-26 不同基材酚醛树脂层压板的性能

表17-27 不同基材酚醛树脂层压板的主要用途

表17-28 酚醛层压纸板的型号、性能及应用

表17-29 酚醛层压布板的性能及应用

玻璃布板也称玻璃钢板，型号为PFGC，厚度为0.4～50.0mm，宽度为1000～2600mm，其性能见表17-30。

主要用作机械电器中的结构材料，还可制作覆铜板、波纹板。

PF树脂还可以与石棉布、超级纤维（如碳纤维）等组成层压板。前者可作制动片和离合器片等耐磨材料及耐热和强度较高的机械电器结构件，后者可用作耐烧蚀的导弹、航天器的耐热面层等。

②环氧树脂板有湿法和干法两种层压工艺，后者是基材涂环氧树脂预固化后热压成型的层压板，用于制作高分子EP层压板，性能较好。EP板也可分为纸板型及玻璃布型两种形式。纸板型号为EPCP，玻璃布板为EPGC。纸板厚度为0.4～8mm，宽为1000～2600mm；玻璃布板厚度为0.4～50mm，宽度为1000～2600mm。环氧树脂板吸水性小，强度高，尤其是弯曲强度很高，纸板弯曲强度可达110MPa，玻璃布板弯曲强度可达340MPa。此外，其电绝缘性优异，耐蚀性良好，但阻燃性不及PF板。

表17-30 酚醛层压玻璃布板性能

玻璃布板可用作游船、汽车车身、发动机罩、快餐桌、后轮罩、防腐槽（箱）等大型壳体，还可作波纹板、覆铜板。环氧树脂层压纸板、层压玻璃布板的性能见表17-31。

表17-31 环氧树脂层压纸板、层压玻璃布板的性能

③不饱和聚酯板。UP具有耐化学药品性好、强度高、抗冲击性好、电绝缘性好等优点，且有透明性，1mm厚板材透光率达86%以上，透过光的70%为是折射光，射入光线分布均匀。通常用UP与玻璃纤维织物组成玻璃钢板，有平板及波纹板（简称FRP）两种形式，可用作采光结构板。其中，波纹板还可组成单层结构及双层结构（即将两张单层板沿波纹方向互相垂直交叉排列粘合而成），它有很高的刚性，可作透光屋顶结构材料，如表面粘贴氟塑料膜或聚酯膜，可提高防老化性，使用15年以上仍可保持良好的透光性。

UP板的另一个重要用途，即用作人造大理石装饰板，它由石英石、大理石、方解石等石渣、石粉与UP混合后浇注而成，具有坚韧结实、平滑光泽，色彩富丽、典雅、柔和、纹理细腻等优良的外观，且强度高，厚度可比天然大理石薄，同规格相比，质量可轻25%左右。其硬度、光泽性和耐磨性均优于天然大理石，耐腐蚀，不易污染，且加工性优良，可用作卫生间、厨房、展厅等场地铺地料及各种工作台面、装饰板等。

④其他塑料层压板。塑料层压板的品种还有很多，其举例简介见表17-32。

表17-32 几种塑料板的性能及应用

4）层压板层压工艺

①层压板工艺流程如图17-9所示。

②层压工艺。热固性塑料层压板加工设备由浸胶机、烘干机、热压机、卸料机构、翻板机构和传送机构组成。

加工时增强材料先经表面处理（如干燥、浸渍偶联剂等），然后在张力作用下浸渍胶液和烘干制成预浸料，胶液是由树脂和各种助剂按设定的组分、配比、浓度和粘度配制而成的液态树脂液、在烘干时去除溶剂和聚合后即可与增强材料组成预浸料；然后按层压板制品的尺寸裁剪成片料，且按制品需用的总料量称取片料张数，叠装成单元坯料。

图17-9 层压板工艺流程图

制品的总料量按其厚度用下式计算：

G=LBhρ（1+α）

式中，G是制板需用总料质量（kg）；L、B、h分别是层压板的长（cm）、宽（cm）、厚（cm）；ρ是制品密度（kg/cm³）；α为修正系数，h<5mm时取0.02～0.03，h>5mm时取0.03～0.08。

片料是按制品结构设计要求将其叠放成料坯的，即按制品厚度、每层片料排列方向，表层料和内层料的品种等排料的。如排列方向可采用由片材按同一方向排列或上下层按经纬方向依次交叉排列（后者可制作高强度，取向性小的板材），又如为了提高表面质量，表层可采用含脱模剂、含胶量高和挥发性好的可溶树脂等。

叠放料坯时先按设计要求叠合成单元坯料，然后按图17-10所示的顺序叠放于热压机中。

图17-10 多层层压胶布的叠放

叠好的层压料坯应按下列顺序叠放与压机集合成压制单元：热板→铝衬垫板→单面磨光不锈钢板→板坯→双面磨光不锈钢板→板坯→双面磨光不锈钢板→板坯→单面磨光不锈钢板→铝衬垫板→热板。双面不锈钢板使用的数量视层压板的多少而定。

热压过程分五个阶段进行，如图17-11所示。

图17-11 热压工艺阶段升温

1—预热阶段 2—中间保温阶段 3—升温阶段 4—热压保温阶段 5—冷却阶段

预热阶段从室温加热到树脂开始熔化，且以不太高的压力（全压力的1/3～1/2）加压，使树脂渗入基材，并开始发生固化反应和排出一部分挥发物。

中间保温阶段是使树脂在低固化温度范围内发生固化反应，且待树脂开始硬化时立即加压。

升温阶段使树脂在高温全压下发生固化反应。

热压保温阶段使树脂在高温高压下充分固化，以保证制品性能和厚度。

冷却阶段使制品在压力下冷却以备脱模，冷却方式有自然降温或通冷却水强制降温。

在热压过程中主要的工艺参数是压力、温度和时间。压力大小决定于树脂固化特性，但在树脂熔融阶段（即预热阶段）应取小压力，防止树脂流失。在固化阶段应加全压致使树脂致密固化和排出挥发物及气体。

层压温度既要保持树脂发生充分固化反应，又要防止树脂分解、过热和烧伤基材（如纸材、布材等）。

层压时间包括预热时间、固化时间和冷却时间，它与树脂的流变特性、固化特性、制品厚度及温度和压力等工艺参数有关。树脂流动性差、固化速度慢、挥发物含量多，制品厚度大，则加热时间宜取长，否则会导致欠熟。但当提高温度时，则应适当缩短固化时间，否则会导致过热，所以成型工艺参数不仅需按树脂特性而定，需互相匹配，酌情灵活调节。通常，层压时间可按t=kh经验公式估算。式中，h是制品厚度（mm）；k是经验系数，对胶布板k取2.5～6mm/mm，纸板k取2.5～7mm/mm，酚醛树脂、环氧树脂、玻璃纤维布板k取5～10mm/mm。

热处理是保证制品质量稳定性的重要工序，如环氧树脂板、酚醛树脂板经120～130℃×120～160min处理后，可有效地促进树脂进一步固化，去除内应力，稳定和提高制品性能。

③层压工艺参数见表17-33和表17-34。

表17-33 几种附胶材料的树脂含量和制造板材时的成型条件

表17-34 几种热固性塑料层压板层压工艺参数

5）层压板机械加工工艺。层压板压制后周边为不规则毛边需用机械加工方法修正周边到成品尺寸。一般厚度为3mm以下的板可用切板机加工，厚度大于3mm的可采用砂轮锯片加工。另外，层压板还经常采用二次加工方法来制作成型制品，所以也常需采用机加工的方法将板材加工成各种结构零件。但不能选用金属切削加工的规范，需顾及材料的如下加工特点：

●各向强度。层压制品各个方向强度是不一样的，由于层间强度较低，加工时极易分层、容易起毛和崩裂。

●导热性。层压制品导热性极差（热导率仅为金属1/100～1/1000），导致加工时金属刀具与复合材料摩擦所产生的热量集中在刀具上，向工件内部传递的速度极慢。因此，塑料材料进行机械加工时，其表面会产生局部过热，甚至会烧焦。而且，玻璃布层压板的质地软硬不均，致使切削条件变差，加工的时候极易使刀具钝化，使制件的公差和表面粗糙度都不易保证。

●热膨胀性。层压制品的耐热性不及金属和合金等材料，其热膨胀和塑性变形比金属大1.5倍，在钻孔和冲剪时收缩量较大，因此加工时，制件夹紧力要适当，并采用刀口锋利的刀具，不能完全照搬金属切削的方法，否则势必造成孔径等偏大，出现次品和废品。

●层压板在进行机械加工时，往往要使用冷却剂，应尽量避免使用水和水基溶剂作为冷却液，因为纤维容易吸水，加工时浸入纤维的水分，在烘焙时很难除去，而水分的存在会使层压板的电绝缘性能大大降低。在进行耐电压实验时，容易出现发热、放电和击穿现象。因此，用于高电压的层压制品要求用干法成型加工，而且加工后的层压板表面应该及时浸涂防潮漆。

层压板的机械加工形式有：锯削加工、剪切加工、冲剪加工、钻削加工、车削加工、铣削加工、刨削加工等。几种常用机械加工工艺简介如下：

①锯削加工。锯削加工工具主要有圆锯、砂轮锯、带锯、手工锯等。圆锯可用于锯割纸基、棉布基层压板；而玻璃布板常用砂轮锯加工。锯切加工时不宜使用冷却液，否则会降低层压板电气性能，一般可用空气喷吹冷却。

圆锯片宜采用65Mn弹簧钢或W18Cr4V高速钢制造。锯齿必须锋利。应按板厚度选用适当直径和齿距的锯片。加工时锯片切削速度快、齿细、切透深度适当，则有利于提高切割面表面质量。制品厚度与圆锯片参数的关系见表17-35。

表17-35 层压制品加工厚度与圆锯片参数的关系

砂轮锯宜选用36号绿色碳化硅为主的锯片，为提高砂轮锯的强度和降低锯切热，锯片中心应填充玻璃网布或钢芯作增强材料。锯片两侧面压制成网格状突起，并覆贴铜箔等导热金属膜，从而减少锯片切割面和摩擦热，且有利于散热。切割时粉尘污染严重，必须进行充分通风防尘，加强劳保和环保管理。另外，砂轮锯切割时转速高，必须注意安全生产。砂轮锯使用前应经动平衡及抗甩试验，控制切入量及进刀速度。一旦发生夹卡锯片，必须立即停车。覆金属箔砂轮锯片的参数与所加工层压板厚度的关系见表17-36。

带锯可进行直线或弧线锯割，常用于切割厚板料（可切割250mm厚的板）。纸板及布板常用碳素钢锯条，玻璃布板用刃部镶有金刚石或人造金刚石的无齿铜合金锯条。带锯宽度与切割形状有关，直线切割用宽带，采用中等齿错；曲线切割用窄带，采用较大齿错。对厚板料应采用凹弧形齿（爪形齿），切割时先用切口切开板料两侧面以防止板外层皮翘起。选薄带锯，切口小，省料但强度下降；锯割速度及进给量小。层压板用碳素钢带锯锯条参数见表17-37。

表17-36 覆金属箔砂轮锯片的参数与所加工层压板厚度的关系

表17-37 层压板用碳素钢带锯锯条参数

②冲剪加工。层压板也可采用剪切或冲裁加工。

剪切加工可用振式龙门剪床，刀口间隙为0.02～0.1mm，剪切角为6°～8°。厚度<3mm的纸基或玻璃布板可冷剪切。布基及厚度>3mm纸板或要求光滑剪切断面时，则层压板需加热，如PF板、EP板加热温度为80～120℃，时间系数为5min/mm。层压板剪切加工适用厚度见表17-38。

用冲裁方法可进行冲裁、切断、切边、切口、冲孔、剖切、内外形落料等加工。冲裁断面质量较差，冲裁加工的板材厚度一般<8mm，冲孔直径不得小于板厚，孔距及孔边距不得小于2～3倍的板厚。板厚>3mm时应加热冲裁（如PF及EP玻璃纤维板加热温度为70～120℃，时间系数为5min/mm）。模具间隙一般为板厚的10%～15%，冲头应带0.5°的后角，防止冲头回程时带起板料外表层。各种层压板可加工的最大厚度见表17-39。

③钻削加工。层压板也可进钻削加工，但仅限于垂直层压板面方向钻孔。由于不宜用冷却液，所以

表17-38 层压板剪切加工的适宜厚度

表17-39 层压板冲裁加工的最大厚度

钻削热较大，故不宜加工太厚的板料，且因板料热胀冷缩较大，孔加工精度较低，加工用钻头直径也应大于孔径（约为0.05～0.2mm）。

加工玻璃布板宜用镶嵌YG8、YG8N、YA6等硬质合金刀片的钻头。加工纸和布基板可用高速钢钻头。钻头应有较大升角（18°～30°）的排屑螺旋槽（加工玻璃板时应防止玻璃布屑飞扬刺痛皮肤）。钻头刃面应磨光，后角应较大（8°～30°），加工玻璃布时宜采用三尖钻头或双割头钻头（群钻）。对薄料大孔还可采用在刀杆上安装单刀或双刀组成飞钻加工。

一般来说，材料硬时宜采用转速大、进给量小的参数，但孔径大时转速应小，且钻头不宜在孔中空转。钻孔时应勤退刀排屑。层压板钻削加工参数见表17-40。

表17-40 层压板钻削加工参数

④铣削加工。铣削加工适用于加工各种层压板，可进行切割、铣槽、铣缺口、修边等各种加工，且加工质量较高。对纸、布基板一般采用高速钢铣刀，对玻璃布板宜用硬质合金铣刀。应按不同加工形式选用不同形式的铣刀，如开槽和切断时可采用锯片铣刀；加工沟槽和小平面可用单面刃铣刀、双面刃铣刀、三面刃铣刀或镶齿铣刀，这类铣刀刃口宽，散热好，其他还可用面铣刀、圆柱铣刀、齿轮铣刀等进行不同的加工。图17-12所示为锯片铣刀和单面刃盘铣刀。八种规格的齿轮铣刀见表17-41。

层压板铣削加工时需注意以下事项：

●铣刀旋转方向应与进给方向一致，且平行于底板方向，以免逆向进给表面产生毛刺和崩落现象。

●精铣和垂直底板铣削时，应选用较小的进给量和铣削速度，垂直底板加工时铣刀出口处的一侧应加垫板支撑以免起层。

●铣削时通常产生蓬松的带状切屑或碎屑、粉尘，故在一侧应装吹气喷嘴将切屑吹入吸尘器中，且应采用容屑空间较大的铣刀。

层压板铣削的加工参数见表17-42。

图17-12 锯片铣刀简图

a）单面刃圆盘铣刀 b）锯片铣刀

表17-41 八种规格的齿轮铣刀

表17-42 层压板铣削的加工参数

⑤层压板的刨削加工。层压板刨削加工用的刨刀通常用高速钢制成，或在刨刀端部镶有硬质合金。刀具有正的大前角，切断刀的刀刃呈圆弧形（月牙形），切断时首先是两侧刀刃划开工件，这样不易使层压板起层。刨刀通常有硬质合金切断刨刀、硬质合金平面刨刀和硬质合金尖刨刀等。层压板的刨削加工参数见表17-43。

⑥车削加工。层压板车削加工性不良，表面无光泽，且可能产生表面灼伤、局部崩裂或脆化等弊端。玻璃布板或含胶量较高的纸基材，加工性要好一些。车削加工常用于车镗内孔或切削内螺纹（如要加工外形回转体或外螺纹零件，应尽量选用层压棒）。

表17-43 层压板的刨削加工参数

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车削纸基板和布基板一般用高速钢车刀，车削玻璃布板用YG8等硬质合金车刀，加工螺纹时也可用板牙或丝锥。

车削直径在80mm以下，深度在60mm以下的内孔，应采用宽度为4～4.5mm的镗刀；车削较大直径的内孔时，镗刀的厚度为5～6mm。

外圆车刀具有较大的正刃倾角和前角，安装时刀尖应低于工件中心0.7～0.9mm。外螺纹车刀刀头有沿刀尖纵向磨制或直接压制的一个三角槽，使刀头两侧产生锋利的刃，安装时刀尖应低于工件中心约为螺纹深度的1/4～1/5为宜。螺纹以1.5mm的螺距为最低值。层压板的车削加工参数见表17-44。

表17-44 层压板的车削加工参数

层压板的强度介于金属与普通塑料之间，相对来说，切削时不仅刀具受力较大，而且由于增强材料和填料易形成强烈的磨料磨损，使刀具寿命下降，限制了切削速度的提高。精加工切削速度应该低于粗加工。

3.复合塑料板

利用各种复合技术工艺可制作各种类型的复合塑料制品，如前面介绍的增强塑料制品、多层塑料层压制品、共挤或共注制品、填充改性制品等都可归结于复合塑料制品的范畴。许多塑料都可配制成不同结构及用途的复合塑料制品，它们大量用于汽车、飞机、航天器、兵器装备、建筑、家具、交通工具、船舰、化工及机电行业，而且都开发了各种专用的复合塑料板。例如，汽车中采用SMC、BMC、ZMC、GMT等复合板可制作保险杠、仪表板、车顶及内装饰板、车门内衬、车体外装饰板、车壳壁板、前挡泥板、发动机罩、车门、行李箱盖板、后导流板、侧防撞条等；又如飞机上襟翼、副翼、扰流板、整流罩、升降舵、舱门、口盖等也都采用复合板制作，如图17-13所示。复合板料如今已成为一种重要的高性能工程用塑料，在经济、技术上都取得了显著效益，已成为选择高性能塑料的优选品种。

复合塑料是通过选择适当的塑料品种和配方来配制综合性能优良的改性品种。另外，多数复合塑料可制成各种壁层结构的多层料，从而可制成具有优良性能或特殊性能的复合塑料制品，因此其可设计性很强，品种极多。

图17-13 汽车、飞机上应用复合板材举例

1—雷达 2—前起舱门 3—发动机罩环 4—吊挂整流 5—碳制动片 6—后缘板 7—固定前缘底板及金属后缘板 8—内外扰流板 9、10—襟翼 11—舵面 12—鳍 13—尾翼板 14—升降舵 15—装饰体及地板 16—主起舱门及整流 17—襟翼整流 18—副翼 19—翼身整流

归纳迄今应用的复合塑料制品大致可分为如下几类：

1）按壁层结构可分为实体结构和夹心结构。

2）按复合改性的作用可分为力学改性类（如增强、增韧、高刚性、抗冲击、防振防弹等）；经济性类（如减轻质量、降低成本、保持基本性能的实用型材料）；功能性材料（如改性后具耐烧蚀，隔热隔声、耐高温、导电导磁，屏蔽隐身等功能的材料）。

3）按成型工艺可分为挤出板、共挤板、层压板、压延板、挤拉板、粘压板、涂覆（喷涂）板等型板，每种板又可分为直接使用板及二次加工板两类。两者都由专用的配方料配制而成，但成型特性不同。前者配方料具有各类成型工艺要求的成型特性及使用特性。后者板料还需具备进行二次加工时的成型特性，如用作热压成型，冲压成型，焊接粘结成型等时，各种二次加工工艺对原材料（板材）都有不同的加工性要求。因此，复合板品种很多，本节仅举例介绍几个常用品种。

（1）热固性增强塑料复合板 常称为玻璃钢板，品种很多，SMC、ZMC为其主要品种，应用广泛，尤其在汽车上应用更广，常用板材模塑成型加工车身等制品。它是由玻璃纤维毡与UP复合而成的，不同配方可制作如韧性SMC、挠性SMC、结构SMC、低密度SMC、低压SMC等不同品种，以适应各种需求。

热固性增强复合材料中还有采用EP、PI、聚酯（如通用型邻苯二甲酸、间苯二酸型、丙烯酸树脂等）等树脂组成的配方料，常用于层压或其他成型工艺（如喷涂、缠绕、手糊、吸附工艺预成型物浸渍树脂等）制作成各种成型制品。

（2）玻璃纤维毡增强热塑性复合材料简称GMT，与热固性树脂SMC、ZMC相似，但它是用PP、PE、PVC、PA、PET（目前主要以PP为主）等热塑性树脂为粘结剂，浸渍玻璃纤维毡或连续纤维针刺毡或切短纤维毡片后热压而成的复合板。它可直接使用，也可二次成型后使用，是一种新型的热塑性增强复合板，目前也广泛用于汽车上作结构件。

其生产工艺可分为干法成型及湿法成型两种。干法成型又称层合法，即将玻璃纤维针刺毡片和PP片叠合、加热、加压、浸渍，冷却定型而制成产品，也可采用专用设备，将PP挤出铺设于玻璃纤维毡上，再加热、加压、浸渍、冷却成型。

湿法成型是第二代GMT，将玻璃纤维、树脂粉料及助剂分散于水中，如造纸工艺相似，提取后干燥、加热、加压、冷却而成片材，故又称为悬浮法或造纸法。

1）通用型GMT的性能特点如下：

①力学性能及耐热性优异，其强度高，韧性好，抗冲击，耐热，见表17-45。

表17-45 GMT片材的性能

②可设计各向性能。如采用纤维毡作增强材料，则可得各向同性板材，但也可采用定向玻璃纤维毡制作单向增强的片材，设计自由度大。

③密度比金属板小得多，与代替的金属件相比质量可减轻30%～80%，耐蚀性、尺寸稳定性好，废料可再生利用（SMC料不能），低能耗，无环境污染，是环保性材料。

④成型性好。湿法料流动性好，可用于加工形状复杂、薄壁制品。干法料流动性可控制，如采用短切纤维或连续纤维毡，则流动性小；采用无捻粗纱针刺毡，则流动性大。

⑤为提高材料性能，人们还开发了改性品种，如低密度GMT（LD-GMT），又称超轻材料，用低密度长纤维混合物采用湿法工艺制作。与传统GMT相比，在相同厚度制品前提下，质量仅为传统GMT的1/5～1/7。可直接制作波纹板及非结构用内饰板（件），可回收利用，隔声性好，可作顶篷、地板、遮阳板、耐腐蚀隔板、车厢底板等。

2）矿物填充GMT由热塑性树脂、矿物填料（如滑石粉、CaCO₃、云母、硅石灰、BaSO₄等）和长纤维毡组成，且改变纤维毡品种可制作各向同性、定向定性、高流动性材料，填料有提高力学性能，降低收缩率，改善热导率，可回收利用，降低材料成本等作用。

3）长纤维增强PP材料（LET）是用热塑性树脂的长纤维与PP共混物，可用注射或模压成型方法制作制品，如汽车坐椅骨架、保险杠横梁、车身底板等。

总之，SMT是一种先进的高性能复合材料，与金属相比，其质轻，比强度高，耐腐蚀，易成型；与SMC相比，其成型周期短，冲击韧性好，可再生利用，为绿色材料。

GMT板材还可用于冲压成型，如用加工温度比熔点低20～30℃的成型料，当加热到尚未出现明显流动时立即快速冲压，即可制作形状简单的制品。还有一种称为热冲压或流动模塑成型的工艺，即在加工温度高于熔点时快速压制，板料发生层状充模流动压制成型，其流程如图17-14所示。

GMT板料还可与发泡芯材或蜂窝结构芯材叠层置于模具中加热、加压粘接成夹芯结构板材，目前主要用作汽车、飞机用的板材及成型制品，如顶棚、地板、座椅骨架、保险杠骨架、头枕骨架、车身下底架、车门侧围、内饰板（件）等。

图17-14 顺序冲压工艺流程

（3）夹心板 夹心板是指表层为实体材料，芯层为发泡料或各种中空结构材料组成的复合板（如蜂窝结构、直筋结构、三角形筋结构、波纹结构等）。

夹心板是根据板材受弯曲时应力分布特性而设计的，当板材承受弯曲应力时，沿横截面的上层受压缩应力，下层受拉伸应力，中心层应力为零，所以上下两壳层承担大部分强度与刚度，芯层仅为传递应力作用，故夹心板结构完全能满足受力条件，且可省料，减轻质量，可充分合理地利用材料，使横断面的轴惯性矩大大下降，刚性增大。

1）夹心板性能指标。夹心板形式很多，如彩钢板、共挤板、共挤夹心发泡板、层压板、中空夹心板等都属于夹心板的范畴，其成型方法有共挤、压延、粘合、模压、层压等多种方法。其用作结构板的基本性能如下：

①平面拉伸强度测试的是上下夹板与芯层的结合强度。

②剥离强度测试的是面层料与芯层料粘结性，以单位宽度的力矩表示。一般要求剥离强度在30（N·m）/m以上。

③压缩强度测试的是芯层材料承受的压缩强度。

④弯曲强度测试的是夹心板承受弯曲负荷的能力，采用简支梁测试方法，可测定板材抗弯强度及刚度。

⑤蠕变和疲劳性。一般以夹心板最大载荷的10%～30%作为试验载荷，以其能承受的时间长短来评定抗蠕变和抗疲劳性能。

⑥冲击强度。通常用落锤法测定夹心板壳层的抗冲击强度。

⑦其他。如建材及航空、汽车工业用板等还需评定其阻燃性及发烟密度和耐候性等。

2）夹心板的组成及应用。以建材板为例，夹心板由上下壳板、中间粘结剂及中空夹心层组成。

①壳层材料。要求其具有以很薄的厚度即可提供最大的强度及刚度，且要求阻燃、耐候、外观良好等性能。几种壳层材料性能及应用见表17-46。

②芯层材料。一般要求密度为32～320kg/m³的轻质材料，要求能承受压缩和剪切负荷，且有抗疲劳、阻燃、绝热、隔声等性能。几种芯层料的性能及应用见表17-47。

③粘结剂。粘结剂的性能与夹心板的强度、寿命、使用环境有关，选择粘结剂时还要考虑粘接工艺及夹心板在使用安装时能承受切割、打孔、刻挖等二次加工的破坏作用。粘结剂按品种可分为热固性胶和橡胶胶两种；按形态可分为液体和片状两种。热固性胶常用于粘接有负载作用的夹心板，目前多数用改性EP树脂胶，其次是乙烯基酚醛胶等。橡胶胶常用作建筑夹心板，其承载能力差，剥离强度尚可，成本低，剪切强度和抗蠕变性差。但稀释后溶剂可进行喷涂施工。

片状粘结剂常用于粘结蜂窝状中空夹心板。需控制厚度在0.13～0.38mm内，否则粘接性差。液态热固性胶的粘度低，浸渍性好，粘结固化后可得到较高的粘接强度。几种粘结剂的性能及应用见表17-48。

夹心板的粘结是关键工序，塑料板粘结工艺性比金属板好。粘结后也必须进行力学测试和检查粘结质量，且要求整体全部粘合，不允许有局部脱胶现象。可用敲击听声方法或超声波等方法检测，夹心板通常用框架或螺纹固定形式安装，且外露的侧缘必须封闭，将芯部与外界环境隔离，以保护芯层不受侵蚀，延长使用寿命。

表17-46 夹心板壳层材料的性能及应用

表17-47 夹心板芯层材料的性能及应用

表17-48 夹心板粘结剂的性能及应用

4.覆铜板和印制板

覆铜板（简称CCL），是由各种树脂组成的绝缘板或用可反复折弯的塑料薄膜为基板，用粘结剂将铜箔粘结热压在基板上而制成的覆铜层层压板或覆铜膜。

印制板又称印制电路板，简称PCB或PWB，是在覆铜板或基板上印制导电电路图形的板或薄膜。

印制电路图形的工艺有如下三种：

1）化学刻蚀法是将绘制的电路图经照相制版后将图形印制在铜箔表面上，再经化学腐蚀后有选择性地除去裸露的铜箔，即可获覆制导电电路图形的覆铜板（膜）。

2）化学沉积是利用化学反应将电解铜沉积于预设于基板表面的导电电路图形上，形成沉积覆制导电电路图形的覆铜板（膜）。

3）真空镀膜法是在基板上预覆设导电电路图形，在真空条件下利用阴极溅射或真空蒸镀等工艺将铜镀覆于图形上，从而得到镀覆铜膜导电电路图形的覆铜板（膜）。

印制电路板用量极大，产值占电子产品总值的7%，广泛用于电信、电子、电气、航空航天、汽车、家电、计算机、手机、无线电话和互联网、音像用品、办公设备等各种产品的电子电气控制系统中，现已成为电子工业重要的基础材料，也是电工塑料制品的重要品种之一。

（1）印制电路板的分类 印制电路板的分类见表17-49。

表17-49 印制电路板的分类

（续）

（2）印制电路板基板性能比较（见表17-50）

表17-50 印制电路板基板的性能比较

（续）

注：O表示性能中等；+表示性能好；++表示性能很好；+++表示性能最好；-表示性能有问题。

（3）印制电路板的性能指标 印制电路板是电子设备中重要元件，技术要求涉及很多方面，在相关国家标准中有详细规定。现以刚性板为例简介如下：

要求印制电路板经高温钎焊后在弯曲应力、振动负载、长期在各种频率电磁场作用下及在温度、湿度交变环境或化学污染等环境中都能保持长期可靠地工作。因此对其力学性能、电性能和热性能等方面都有相应的要求。

1）在力学性能方面，覆铜板及印制电路板都要求具有与使用条件相适应的刚度，板材弯曲变形量不得超过允许值，如波峰焊板材必须保持相对平直，翘曲度不得大于1.5mm。

印制电路板安装在整机中工作时在弯曲、振动等负载作用下，板的中央变形量一般不得超过板宽的0.003倍，否则会发生焊点开裂、导线开断、损坏元件、覆铜箔剥离等事故。印制电路板的各项力学性能指标简介如下：

印制电路板面积有大有小，大的有500mm×600mm。层压板的厚度有0.2mm、0.5mm、0.6mm、0.8mm、1.0mm、1.2mm、1.5mm、1.8mm、2.0mm、2.5mm等多种规格，常用厚度为1～2mm。

印制电路板未覆铜箔层压板的力学性能可参考表17-51。各种规格的玻璃纤维布层压板明显地优于纸质板。

表17-51 未覆铜箔层压板的力学性能

①拉伸和弯曲强度试验有方向性，纵向数值大，横向数值小。

②冲击强度是对平面开槽而言的。

未覆铜箔层压板的翘曲量甚小。覆铜箔的层压板容易发生翘曲，这给印制电路板的制造及元器件的安装、钎焊、切割线头带来困难，其翘曲度规定见表17-52。

对未覆铜箔层压板和覆铜箔的层压板，均有尺寸公差要求。纸质层压板的厚度公差一般取厚度的20%左右，如1.5mm厚的板子，公差±0.14mm。而玻璃纤维布基本是不可压缩的，其层压板的厚度公差较纸质板大。

铜箔附着强度也是一项重要的指标，当印制电路板在高温下时，其附着强度会下降，如手工钎焊局部温度可达300℃，波峰焊也可达260℃，但此时铜箔必须仍保持足够的附着强度，在钎焊时或在印制电路板允许温度下连续工作时都不得发生自行剥离现象。因此，要求采用低熔点焊料或采用适当功率的电烙铁，或采用适当温度的熔池（对波峰焊）及良好的焊接技术进行钎焊。几种铜箔在表17-53规定的温度范围内应保持足够的附着强度。

表17-52 覆铜箔层压板的翘曲度

表17-53 印制电路板工作温度及钎焊温度

另外，为了保证印制电路板在工作及性能测试中有足够的刚度、强度、抗振、抗冲击特性及最小的变形量，除了选用适当的板材外，还应按印制电路板的工作条件及性能测试标准进行力学性能计算（如刚度、强度、校核变形量及振动特性）并设计板厚及尺寸大小；合理布置元器件；选用印制电路板安装固定形式及抗振支承结构；控制印制电路板质量（组装元器件后总质量）等结构设计。

印制电路板的厚度还应保持一定的尺寸精度，防止插入导轨时过紧或过松。过紧则插拔力大，磨损大，易变形；过松抗振性差，一般纸板精度比玻璃纤维板高，公差值为板厚的20%。

2）在电性能方面，对印制电路板的电性能，目前着重于控制表面电阻率和表面耐压强度，并以此来评级。

表面耐压是指表层面在油中发生破坏性放电时的耐电压值，以介电强度和耐电弧性来表示。另外，由于印制电路板需长期处于不同频率下工作，会导致因介电性能诱发的介质损耗过大，不仅会损耗功率而且会产生热量损耗，升高印制电路板的工作温度，诱发各种弊端。因此，应选择适当介电性的板材，如高频场合应选用介电常数及介质损耗因数较小的板。几种层压板的电性能见表17-54。通常，玻璃纤维板的电绝缘性比纸质板或棉布增强板好。

表17-54 几种层压板的电性能

表17-54中的指标值都是在设定条件下测得的，而实际应用中影响电性能的因素很多，因此选料时还必须考虑实际工作条件对板材电性能的影响。其主要影响因素包括如下几方面：

①取向性。如取向垂直或平行于电场方向时测得两者的介电常数及介质损耗因数差别很大，尤其介质损耗因数平行方向要比垂直方向大几倍，且频率越低，差距越大。

②电场频率。不同树脂的介电性不同，如介电常数大，介质损耗因数大的品种或介电性对频率变化敏感的品种，则不宜用作高频场合，否则会导致热耗量增大、绝缘性下降等各种弊端和事故。一般PF板适用于低频，EP板可用于高频，聚酯板可用于中频。F4板最适用于超高频场合，且具有耐高温、耐潮湿、阻燃等特点。由此可见，当工作频率变化时，必须注意选定板材的发热情况。

③环境温度及湿度。当印制电路板在有化学腐蚀介质、盐雾和潮湿环境中使用时，水分及腐蚀介质会渗入板内，发生水解，破坏分子结构，降低电性能，尤其是纸质板和PF板，其吸水性大，且随着吸水量的增大，表面电阻率会迅速下降，介电常数及介质损耗因数会增大，尤其在湿热、高温和高频场合电性能破坏更大，甚至会发生短路和电弧。

在常用的印制电路板中纸质板及PF板耐湿性最差；EP玻璃纤维板较好；F4板最好，它耐温、耐湿、耐频率变化性都优良，可用作高电性能印制电路板。

④化学介质污染。印制电路板在制作导电电路图及钎焊时都会接触化学介质，它们会浸入层压板的肌体内或残留在印制电路板上。另外，其表面还需涂防护涂层，因此必须选择妥当的制版溶剂、助焊剂及防护涂料，防止损伤电性能。同时，操作时必须保持清洁，要清洗干净，表面不得残留污染痕迹。例如，板面留手指印或积尘都会使表面电阻下降，经测试F4玻璃纤维板上留手印后，当湿度从40%增至98%时，可使表面电阻从10¹²Ω降至10⁶Ω。

⑤使用期限。印制电路板在整机中是长期处于不同频率电场、弯曲和振动、温度和湿度的作用下的，它必然会导致材料疲劳，破坏聚合物分子结构，导致力学性能和电性能下降，影响其使用寿命和工作可靠性。因此，必须控制使用期限并注意性能变化，同时层压板不宜接触银质材料，防止银迁移导致电路短路失效。如果是超期服役的板，其电性能肯定不能保持原有的指标值，需及时更换。另外，印制电路板与接插件接触不良、松动等也都会影响电性能的正常发挥。

（4）覆铜箔层压板成型工艺 覆铜箔层压板（简称覆铜板，CCL），是由铜箔、粘结剂和绝缘基材组成的。覆铜板经照相制版、化学刻蚀、电镀等工序可制成印制电路板（PCB）。PCB可以简化错综复杂的布线，使电路紧凑地排列在绝缘板上，在宇航、电信、电子及机电产品中有着广泛的应用，是现代电子工业发展重要的基础材料。

1）铜箔的处理与上胶。铜箔表面一面是光面，另一面是粗糙面，为了提高铜箔与基材的粘结力，铜箔表面需经过化学或电化学处理。用于纸基板的铜箔还应在其粗糙面上涂胶，铜箔有专用的上胶机。铜箔一边转动一边涂上一层胶，然后再通过烘箱，烘箱温度由60～80℃的低温区和80～150℃的高温区组成，经过烘箱后，粘结剂初步固化。

2）CCL生产工艺流程。CCL生产工艺流程如图17-15所示。

3）层压工艺如下：

①覆铜板预浸料的浸渍设备有卧式和立式浸胶机，一般纸质底材采用卧式浸胶机，玻璃布底材则选用立式浸胶机。玻璃布采用两次浸胶，第一次用反挤辊或胶液喷射法，使胶液从玻璃布的一面向另一面渗透；第二次为浸渍，通过一对挤辊控制间隙调节附胶量的大小和均匀性。

图17-15 CCL生产工艺流程

②叠合压制前铜箔和胶布需预先叠合在一起，叠合必须在净化室进行。每张板子所需胶布的张数应先根据覆铜板的厚度确定，然后将每块板所需胶布层数选配为一叠并错位成叠。单面覆铜板按铜箔-胶布-薄膜叠合在一起，双面覆铜板按铜箔-胶布-铜箔叠合在一起。

③铺模在净化室中使用铺模整理机完成铺模。铺模时注意每模所压的块数和总厚度，以1.6mm厚覆铜板为例，每模以8块为宜，块数再多不利于排气和平整。铺模时在垫板上和盖板下应加放20层左右的绝缘层，作为压制缓冲层，以保证压制时物料内的气泡排出。

④压制层压板一般含18层或20层。层压机模板温度为120～130℃，预压力为3～5MPa，时间为15～25min。然后在10min内将温度升至170～175℃，压力逐步升至7～8MPa，保温75～90min，停止加热，通冷水冷却至50℃以下脱模。按规定尺寸裁剪，切边，检验，包装。

覆铜板的质量、性能要求非常严格。制造时要求端面整齐，不能有分层和裂纹；箔面上不能有影响使用的气泡、皱纹、针孔、深的划痕、麻点和胶点；层压面不允许有影响使用的气泡、压坑、划痕、缺胶及外来杂质等缺陷。不能直接用手接触覆铜板的一面。

5.装甲板

（1）概述 装甲板是具有抗破甲、抗穿甲功能的特殊性能复合板，大量用作坦克、装甲车、军舰、单兵防弹装甲等兵器装备的装甲防护，是复合板的重要用途之一。

传统的装甲板采用钢铁制造。自20世纪60年代后由工程塑料、纤维增强塑料为主组成的复合板逐渐用于制作装甲板，使装甲防护水平有了质的飞跃。塑料装甲板明显地减轻了装甲的质量，提供了各种形式的防穿甲和防破甲的功能。科学地配置复合材料组分及结构，可抗击各种形式的弹药袭击，甚至可防原子和中子辐射杀伤。另外，塑料装甲板还可提供耐蚀、耐磨损、耐烧蚀、隔绝热、吸声、隐身等各种功能特性，且加工性优良，加工成本低，维修保养方便。因此，利用工程塑料、增强塑料与钢材、陶瓷、橡胶等材料组成的复合板已成为世界先进国家发展装甲板的主要方向。

装甲板是一种具有抗弹丸击破和抗击穿功能的板材，应由坚韧高强度的抗击破材料和具有强力吸收弹丸冲击能量、防装甲崩裂的材料搭配而成。其中，常用抗破甲的材料（常称为面板）有钢材和陶瓷装甲等；抗穿甲材料主要采用增强纤维增强塑料。常用的塑料有EP、PF、PI、双马来酰亚胺、聚乙烯体系、氯丁橡胶体系、热塑性弹性体等。它们与增强纤维组成的基材是装甲板的基础（常称为背板），应具有高强度和一定的刚度，可吸收弹丸冲击能，防止装甲板崩裂，同时对面板起到有效的支撑和将各组合层集合成一体的作用。当面板受弹体冲击发生变形时，背板也会产生对应的变形可防止面板断裂。因此，面板-背板的材料和结构搭配及面板与背板层合工艺和质量是保证装甲板功能的主要环节。目前已开发了许多品种，用作坦克装甲、单兵防护（防弹背心、防弹头盔）及武装直升机、运输机和攻击机的防弹装甲等。

在增强塑料中增强材料是其中重要的组分，在装甲板中一般选用纤维织物作为增强材料，且纤维织物排列越紧密，层数越多，防弹性越好。

为了提高增强塑料的防弹性，纤维的品种及物性必须与树脂相容，两者界面紧密粘接，树脂与纤维的弹道性能匹配（如刚性、韧性、应变速率等物性）。另外成型压力和材料致密度（如面密度）对弹道吸能特性也有很大的影响，只有在最佳搭配时其抗弹性才最好。如果压力过大，密度太高，则不利于受弹击时纤维的变形，反而削弱了利用纤维变形来消耗子弹动能的作用，因而吸能性下降。

现在用作装甲板增强塑料的增强纤维品种很多，不同品种规格纤维配制的不同品种增强塑料的抗弹性能也不同，对不同种类的弹体和射速抗弹性能也不同，因此需通过靶板弹道试验来确定其抗弹范围。

抗弹塑料中目前常用的增强纤维有S系列玻璃纤维、Kevlar系列（KF）和Twaron系列的芳纶纤维、Dyneems与Spectra系列的超高相对分子质量聚乙烯纤维（UHMWPE）和POB纤维等。这些纤维都具有较好吸能性。其中，高分子PE及POB为新型增强材料。几种高性能增强纤维的性能举例如下：

1）UHMWPE纤维。它质轻，韧性及模量高，强度比GF和KF高，故防弹性及吸收冲击的能性优异，此外还具有耐磨、耐潮湿、吸水性小、耐蚀、耐雷、抗紫外线、耐低温、抗疲劳、耐挠曲等优点，但耐热性及高温蠕变性差，目前主要用作防弹衣、防弹头盔和轻型装甲。

2）POB纤维，商品名称为Zylon，是高性能超级纤维，目前有两个品种，纺织性丝材称为AS，高弹性模量丝称为HM，POB纤维具有很高的强度及模量（模量为KF的两倍，强度为钢丝10倍），耐高温，耐火焰，阻燃，无烟，尺寸稳定性好，吸冲击能量强，抗蠕变性优异，高温下仍可保持优良的性能。

3）高强度无纺复合防弹纤维是由Kevlar纤维和Spectra纤维混合而成的，用于制作成无纺结构（类似无纺布或毛毡）的织物，具有高强度，轻柔且有弹性，当高速子弹射入后如同陷入“绒毛”结构中一样受到强大的阻力，致使其如入泥潭，因此防穿甲性优良，且工艺简便，成本低，是用作防弹背心的理想材料。

4）纳米塑料。由于纳米塑料可提供许多奇异的功能，因此颇受关注，可发展为防弹、防核、防生化、防电磁波、防火材料，同时有可能利用探测、计算、通信技术将各种功能汇集于一体。可制作多功能性的人体防弹装甲，已成为重点研发的品种。

由于在现代战场上防护装甲显得格外重要，许多国家不惜投入大量人力和物力研发高性能的装甲板，以求得最佳的复合方式和防护效果。经20多年的努力，至今已成型的品种繁多，用于不同的武器装备上取得了显著的效果。

（2）应用实例 举例介绍几种装甲板的性能。

1）厚装甲板是主战坦克车体和炮塔上用的复合装甲板，常用作拼挂板、屏蔽板等结构板（件）。可按不同用途坦克的防弹要求配制不同特性的各种复合板，但基本都具有抗破甲、抗穿甲、防崩裂和防二次袭击等功能。其结构形式可分为组合式和多层式。组合式是指装甲板由面板、夹层和背板组成，各层板有单层复合板或多层结构板等形式。面板常用均质钢板、网格式铝板（格内填充二氧化铝陶瓷砖）、金属化陶瓷板、玻璃纤维增强复合板等板材，具有抗弹击防破甲功能。夹层板具有吸收弹击能量，可使弹丸偏移、跳弹、阻止穿甲弹彻入、防止击穿等防弹穿功能，常用材料，如贫铀单晶晶须嵌入芳纶纤维网状织物、嵌入陶瓷粒子的PU弹性体、芳纶织物/无规陶瓷耐磨粒子胶合板或用高强度纤维板碳纤维EP板或聚酯板与球形、三角形、块状陶瓷组成的蜂窝板、陶瓷/玻璃纤维PF板、陶瓷/橡胶板等复合材料。背板具有将各板层组成整体的作用，同时又可起防止装甲板崩裂或穿甲后二次袭击的作用（如弹丸碎片等二次中弹效应），常用材料有均质钢板、高强度纤维增强塑料（如CF、KF、POB、UHMWPE、混杂纤维等组成的增强塑料）等。多层式装甲板是指采用一种或几种复合材料层合几十层组成的装甲板。如用40层KF纤维织物/陶瓷粒子胶合板组成的装甲板，可防大口径机枪弹、小口径炮弹，可使弹丸变形，阻止侵彻，现已用作M1型主战坦克中作内部隔板。又如10层玻璃纤维/尼龙或聚酯板，叠厚36.75mm时装甲板可阻止15种子弹从1～3m距离射穿，且可使子弹斜插在装甲体内。

2）薄板装甲主要用于防小口径弹丸和弹片袭击，防崩落，防火，消声，防中子，防生化武器等。通常，以衬板形式附加在车体内或作主装甲夹层、背板，可有效地阻止坦克被击中后造成的二次伤害。

这类装甲板是以高性能增强纤维塑料为主体组成的复合板，当遭到穿甲弹侵入彻时，可使弹丸在板体内轨迹弯曲，同时高分子材料炭化分解还可吸收大量的射击能量，其强度可阻止弹丸侵彻。不同配方及结构可组成各种功能的薄板装甲，如透明装甲由PC和KF-29、UF织物组成，可作坦克乘员前后防护板。又如用S-2玻璃纤维和KF-29纤维浸渍LLDPE、PF、EP、PU、PVC、ABS等树脂后分层交替铺设的叠压板、用混杂纤维浸渍树脂层压板、用铝合金面板及各类增强塑料夹层组成的复合板等都可制成高性能薄板装甲。如用41层织物和10层热塑性薄膜组成的装甲板，即使不加铝合金面板，在破甲弹模拟试验中v₅₀值可达570m/s。

3）集成装甲是指将各种不同功能的装甲材料，通过特殊成型技术复合成一整体的装甲。它将装甲钢板、抗弹陶瓷、增强塑料、橡胶和泡沫塑料等各种功能材料包容于一次成型之中，使其各尽其职，发挥各自的装甲功能，故可设计性好，可配制高效、低成本，且集成抗破甲、抗穿甲、隐身、轻量化、抗连续弹击、防各种探测手段等功能的多功能装甲体。

其中，增强塑料是主要的组分，常用高性能增强纤维及织物，如E-玻璃纤维、S-玻璃纤维、KF、CFPOB、UHMWPE、混杂纤维等，常用树脂是专用液态树脂。如EP、乙烯树脂、PF、PI、双马来酰亚胺、氰酸酯树脂等。

成型工艺的基本原理是先将纤维织物或其他基体制成预成型物，然后分次序注入树脂，浸渍基体，加热加压固化成型。其工艺方法很多，如喷涂、手糊、真空袋层压、RTM、柔性袋RTM、CRTM、SCRIMP、RFI、TERTM、CIRTM、FRTM等，可根据生产批量、制品尺寸形状、集成材料的组成及结物等具体情况选用适当的成型方法。

4）人体装甲是用于制作防枪弹袭击的防护装甲。可用材料有很多，但基体材料由纤维增强塑料（如UP、EP）、合金钢板、合金钢鳞片、陶瓷板块（如铬刚玉、纯刚玉、氮化硅、陶瓷晶须）等。可用纤维及织物有尼龙纤维、玻璃纤维及矿物纤维、芳纶纤维、高性能聚乙烯、热塑性弹性体等，其中高性能聚乙烯纤维性能最好，其比强度高，密度低，抗弹性、耐候性、耐水性、抗潮湿性都较好，可配制半软质塑料，着装舒适。

用基材与增强纤维制作的抗弹材料，可用于制作防弹背心、防弹马甲、防弹文件包、轻质防弹板和防弹头盔内衬等。

5）其他装甲。几种装甲板的特性及应用见表17-55。

表17-55 几种装甲板的特性及应用

6.功能塑料复合板

在第16章介绍的功能塑料中，多数塑料都有复合结构的品种，且可用各种成型方法制成制品，也常作成功能板材使用，如电磁屏蔽板、耐烧蚀板、光致变色采光板、抗紫外线、防辐射线板、抗静电板等。其品种很多，有些板材可直接使用，也有些是二次加工后制成制品使用的。复合板的制作工艺很多，除了将功能性复合塑料用常规的板材成型工艺作成功能性板材外，还可在通用性能塑料板材表面采用涂覆、喷涂、粘贴等工艺包覆一层功能性塑料层来制作具有功能性塑料性能的复合板。