上海国际涂脸印刷油墨展2025年9月3-5日

2025 上海涂料展行业观察：浅谈复合材料着色方案

2025 年 9 月 3 日至 5 日，上海新国际博览中心将迎来备受瞩目的 2025 上海涂料展（中国国际涂料博览会）。在复合材料领域，着色方案一直是行业关注的焦点，其不仅关乎产品的美观，更与产品的性能、应用场景紧密相连。本文将深入探讨复合材料的着色方案，为行业人士提供有价值的参考。

复合材料的构成及用途

复合材料，由两种或两种以上不同性能、不同形态的组分材料复合而成。其中，连续相为基体相，分散且被基体包容的为增强相。其使用历史悠久，古代的稻草或麦秸增强粘土、沿用百年的钢筋混凝土皆是早期范例。20 世纪 40 年代，因航空工业需求，玻璃纤维增强塑料（玻璃钢）诞生，“复合材料” 这一名称随之出现。与普通 “材料” 不同，复合材料通常指一次成型、无需后加工的终制品。

在现代高科技发展中，复合材料扮演着举足轻重的角色。其突出优势在于超高的比强度和比模量，相比高强度钢、合金、铝合金等材料更为出色，具有质轻高强的特点。同时，复合材料具备突出的形状可设计性，能实现三维空间的任意扭曲，且其强度及模量可通过物理和数学模型进行力学计算，拥有丰富的力学结构可设计性。一个国家复合材料的研究深度、应用广度以及生产发展的速度和规模，已成为衡量其科学技术先进水平的重要标志之一。

早期，复合材料主要应用于航空航天领域。20 世纪 50 年代，国外在人造卫星领域开展新结构材料与耐烧蚀材料的研发，推动了碳纤维复合材料在新材料领域的应用。如今，随着研究的深入，碳纤维复合材料已广泛应用于汽车制造、船舶、风电等领域，并逐步向医疗器械、家具装饰、体育用品等轻工业领域拓展。而热固性树脂基复合材料，作为目前技术成熟、应用广泛的一类复合材料，成为本文着色方案的具体研究对象。它以热固性树脂，如不饱和聚酯树脂、环氧树脂、酚醛树脂、乙烯基酯树脂等为基体，以玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维、超高分子量聚乙烯纤维、聚丙烯腈基纤维等为增强材料制成。

复合材料的成型工艺

复合材料成型工艺是其工业发展的基础与条件，也是选择不同着色方案的重要依据之一。树脂基复合材料成型方法多样，常见的有以下几种：

1. 手糊成型：作为原始和低端的成型工艺，手糊成型是在模具上手动将树脂浸润纤维，纤维可采用机织、编织、缝合或粘结等增强方式，操作通常借助滚轮或刷子完成，随后用胶滚挤压树脂使其渗入纤维，后置于常压下固化。该工艺常用于标准风电叶片、批量制作的船艇、建筑模型、彩色玻璃钢瓦、烘房、冷却塔、大型雷达罩等产品的生产。

1. 纤维缠绕成型：20 世纪 60 年代由哈尔滨玻璃钢研究院开发。此工艺主要用于制造中空、圆形或椭圆形结构件，如管道和槽。纤维束经树脂浸润后，在缠绕机和芯轴转速的控制下，沿各种方向缠绕在芯轴上。其典型应用包括火箭发动机壳体、导弹外壳、化学品储藏罐和输送管、气瓶、气缸、海水淡化管道等。

1. 拉挤成型：拉挤成型工艺是从线轴架抽出纤维束，使其浸胶后穿过加热固化装置。在加热装置中，树脂完成对纤维的浸润，并控制树脂含量，终将材料固化成所需形状，随后被机械切割为不同长度。该工艺适合制作截面固定的型材，如房屋结构的梁和桁架、桥梁、梯子和围栏、帐篷杆、油田采油抽油杆等。

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1. 树脂传递模塑 RTM 成型：首先将干纤维铺覆在下模内，可预先施加压力使纤维贴合模具形状并粘合绑定；接着固定上模形成型腔，再将树脂注入型腔。通常采用真空辅助树脂注入和纤维浸润工艺（VARI）。纤维浸润完成后，关闭树脂导入阀，对复合材料进行固化。树脂注入和固化可在室温或加热条件下进行。该工艺常用于试制小型船艇、火车和卡车的车身板、风电叶片等产品。

1. 预浸料法（热压罐成型）：属于高端成型工艺，树脂含量可控。纤维或纤维布由材料制造商使用含有潜伏型固化剂的树脂预先浸润，制造方法包括高温高压法或溶剂溶解法。由于固化剂为室温潜伏型，使得材料在室温下有几周或几个月的有效期，冷藏可延长储存期限。预浸料微粘手，层间有隔离膜，树脂处于预固化 B 阶段。预浸料可手工或机器铺入模具表面，覆盖真空袋后加热至 120 - 180°C，此时树脂再次流动并终固化。还可用高压釜对材料施加额外压力，通常可达 5 个大气压。该工艺主要应用于航天飞机结构件（如机翼和尾部）、F1 赛车、高端汽车外结构件等高端产品的制造。

复合材料的着色方案

复合材料的着色需综合考虑制品类型、所用树脂和纤维等原材料类型、成型工艺以及客户市场对色彩的需求等多方面因素。常见的着色方案主要有以下几种：

1. 添加色浆：色浆是一种高度分散的颜料制剂，将其添加到树脂中，在复合材料成型前充分搅拌均匀，使颜料均匀分散在树脂基体中。这种方法操作相对简单，成本较低，适用于多种成型工艺，如手糊成型、纤维缠绕成型、拉挤成型等。对于手糊成型的彩色玻璃钢瓦，通过添加不同颜色的色浆，可制作出丰富多样色彩的产品；在拉挤成型的型材中添加色浆，能使其在满足结构需求的同时具备装饰性。但色浆的添加可能会对树脂的某些性能产生一定影响，如流动性、固化速度等，且颜色的均匀性在大规模生产中可能较难控制。

1. 使用预浸料着色：在预浸料制造过程中，将颜料与树脂混合，制成带有颜色的预浸料。这种方式能保证颜色在复合材料中的均匀性和稳定性，特别适用于对颜色一致性要求较高的高端产品，如航空航天领域的部分结构件、高端汽车外结构件等采用预浸料法（热压罐成型）的产品。通过jingque控制颜料与树脂的比例和混合工艺，可以实现对颜色的调配。不过，预浸料着色的前期研发和生产成本较高，且颜色的调整相对不够灵活，一旦确定配方，后期更改颜色需要重新开发预浸料。

1. 表面涂层着色：在复合材料成型后，通过喷涂、刷涂等方式在其表面施加一层带有颜色的涂层。这种方法可以根据客户的具体需求随时改变颜色，灵活性高，且涂层还能起到一定的保护作用，提高复合材料的耐候性、耐磨性等性能。对于一些大型的复合材料制品，如船艇、建筑模型等，表面涂层着色是一种常见的选择。但涂层与复合材料基体的附着力至关重要，如果附着力不足，可能会出现涂层脱落的问题。此外，涂层的厚度和均匀性也会影响产品的外观质量和性能。

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1. 利用结构色原理着色：结构色是通过材料的微观结构对光的散射、干涉或衍射等作用产生的颜色，而非依赖传统的颜料。近年来，基于结构色原理的着色方案逐渐受到关注，其具有无毒、环保、颜色鲜艳且持久等优点。例如，通过在复合材料表面构建特定的纳米结构，如光子晶体结构，使其对特定波长的光产生选择性反射或散射，从而呈现出绚丽的色彩。这种着色方案在一些对环保要求较高、对颜色稳定性和独特性有特殊需求的领域具有潜在应用价值，如高端化妆品包装、防伪材料等。然而，目前该技术的制备工艺较为复杂，成本较高，大规模应用仍面临挑战。

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结论

在 2025 上海涂料展即将到来之际，深入了解复合材料的着色方案对于行业从业者至关重要。不同的复合材料成型工艺决定了其适用的着色方案，而客户市场对色彩的多样化需求也推动着着色技术的不断创新。从传统的添加色浆、预浸料着色和表面涂层着色，到新兴的基于结构色原理的着色方案，每种方法都有其各自的优缺点和适用范围。在实际应用中，需要综合考虑产品的性能要求、成本控制、生产效率以及环保等多方面因素，选择适合的着色方案。随着科技的不断进步，相信未来会有更多高效、环保、经济的复合材料着色技术涌现，为复合材料行业的发展注入新的活力。

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