连续纤维增强热塑性复合材料
1. 连续纤维增强热塑性复合材料的工艺特点
由于聚合物分子结构的特点,连续纤维增强热塑性复合材料的复合工艺与热固性复合材料复合工艺有着很大的差异:
热塑性塑料的分子结构呈线性,分子量较大,室温条件下呈固态,加热熔融状态下, 聚合物熔体粘度大(>100Pa・S), 熔体流动困难, 与纤维的浸润性差。
欲获得低孔隙率的密实结构, 在复合过程中必须施加足够的压力和较高的成型温度。
热塑性复合材料复合工艺的特点:
2. 连续纤维增强热塑性复合材料的工艺技术
为了获得佳的材料性能和满足成型工艺方面的特殊要求,通常把连续纤维增强热塑性复合材料的复合工艺成型工艺分成两个不同的工艺阶段:
阶段:预浸工艺阶段
第二个阶段:成型阶段
热塑性复合材料复合工艺的主要研究内容之一就是研究成型工艺与使用性能之间的相互关系。主要的成型工艺如下:
热塑性复合材料浸渍技术
热塑性复合材料拉挤技术
热塑性复合材料缠绕技术
热塑性复合材料铺放技术
热塑性复合材料叠层模压技术
2.1热塑性复合材料浸渍技术
与热固性树脂基复合材料相比, 连续纤维增强热塑性复合材料的浸渍更复杂, 浸渍方式也多种多样。归结起来, 连续纤维增强热塑性复合材料的浸渍方式大致可分为两大类:
浸渍-后浸渍(混合法)工艺
预浸渍工艺
后浸渍(混合法)工艺
后浸渍(混合法)工艺的特点是:将增强材料与基体聚合物以固态形式相混合,制成热塑性复合材料混合料。
用这类混合料制备热塑性复合材料制品的成型过程中实现聚合物基体/增强纤维的浸渍, 故称为后浸渍工艺。
该工艺的主要方法有: 纤维混合法
粉末混合法
薄膜叠层法等。
热塑性复合材料预浸技术
热塑性复合材料预浸技术,通常指增强材料与树脂基体已经完成了良好地润湿的一种复合材料半成品的制备技术。针对不同的聚合物基体和增强材料的类型开发出多种浸渍技术。但是,各种浸渍技术都具有一定的适用范围和局限性。主要的预浸工艺如下:
原位聚合工艺
溶液浸渍工艺
熔融浸渍工艺
连续纤维增强热塑性复合材料典型的制备技术
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3. 连续纤维增强热塑性的应用-航空航天
航空航天工业的发展是推动高性能热塑性复合材料发展的巨大动力。由于高性能热塑性复合材料具有较高的韧性和损伤容限,以及优异的高温使用性能,使得该材料一问世引起航空工业的极大关注,并开始在飞机的应用中显示出了优越性。
主要是以聚醚醚酮、聚酰亚胺、聚苯硫醚等高性能热塑性聚合物为基体的连续纤维增强复合材料。
3. 连续纤维增强热塑性的应用-汽车
BMW C3 CSL汽车后座靠背:复合材料泡沫夹层结构,两侧蒙皮为1mm厚的连续碳纤维增强聚丙烯复合材料。替代钢靠背,可使座椅减重50%,而且这种新型座椅靠背的防撞性能和减震性能均优于钢靠背。
BMW M3 的前后保险杠:由连续玻璃纤维增强尼龙6复合材料热压成型,复合材料的玻璃纤维体积含量为50%。玻璃纤维/尼龙6热塑性复合材料具有抗冲击性能优异等特点,改善了汽车的抗碰撞能力,安全性得以提高。
3. 连续纤维增强热塑性的应用-工业
纺织机剑带:碳纤维/聚醚醚酮复合材料则是制造该类部件的理想材料,可以满足纺织部件的性能要求。
拉挤型材:典型的产品是玻璃纤维增强聚氨酯的拉挤型材,具有高强度、高韧性,以及较好的损伤容限等一些列优点。
2011年,复合材料的总产量:381万吨;
其中,热塑性复合材料118万吨,31%。
2011年,FRP总增长率:15.81%,
其中:热固性FRP:10.50%;
热塑性FRP:29.67%。
随着对环保重视的提高,热塑性复合材料还存在着广阔的发展空间。








































