連續纖維增強熱塑性復合材料
1. 連續纖維增強熱塑性復合材料的工藝特點
由于聚合物分子結構的特點,連續纖維增強熱塑性復合材料的復合工藝與熱固性復合材料復合工藝有著很大的差異:
熱塑性塑料的分子結構呈線性,分子量較大,室溫條件下呈固態,加熱熔融狀態下, 聚合物熔體粘度大(>100Pa?S), 熔體流動困難, 與纖維的浸潤性差。
欲獲得低孔隙率的密實結構, 在復合過程中必須施加足夠的壓力和較高的成型溫度。
熱塑性復合材料復合工藝的特點:
2. 連續纖維增強熱塑性復合材料的工藝技術
為了獲得佳的材料性能和滿足成型工藝方面的特殊要求,通常把連續纖維增強熱塑性復合材料的復合工藝成型工藝分成兩個不同的工藝階段:
階段:預浸工藝階段
第二個階段:成型階段
熱塑性復合材料復合工藝的主要研究內容之一就是研究成型工藝與使用性能之間的相互關系。主要的成型工藝如下:
熱塑性復合材料浸漬技術
熱塑性復合材料拉擠技術
熱塑性復合材料纏繞技術
熱塑性復合材料鋪放技術
熱塑性復合材料疊層模壓技術
2.1熱塑性復合材料浸漬技術
與熱固性樹脂基復合材料相比, 連續纖維增強熱塑性復合材料的浸漬更復雜, 浸漬方式也多種多樣。歸結起來, 連續纖維增強熱塑性復合材料的浸漬方式大致可分為兩大類:
浸漬-后浸漬(混合法)工藝
預浸漬工藝
后浸漬(混合法)工藝
后浸漬(混合法)工藝的特點是:將增強材料與基體聚合物以固態形式相混合,制成熱塑性復合材料混合料。
用這類混合料制備熱塑性復合材料制品的成型過程中實現聚合物基體/增強纖維的浸漬, 故稱為后浸漬工藝。
該工藝的主要方法有: 纖維混合法
粉末混合法
薄膜疊層法等。
熱塑性復合材料預浸技術
熱塑性復合材料預浸技術,通常指增強材料與樹脂基體已經完成了良好地潤濕的一種復合材料半成品的制備技術。針對不同的聚合物基體和增強材料的類型開發出多種浸漬技術。但是,各種浸漬技術都具有一定的適用范圍和局限性。主要的預浸工藝如下:
原位聚合工藝
溶液浸漬工藝
熔融浸漬工藝
連續纖維增強熱塑性復合材料典型的制備技術
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3. 連續纖維增強熱塑性的應用-航空航天
航空航天工業的發展是推動高性能熱塑性復合材料發展的巨大動力。由于高性能熱塑性復合材料具有較高的韌性和損傷容限,以及優異的高溫使用性能,使得該材料一問世引起航空工業的極大關注,并開始在飛機的應用中顯示出了優越性。
主要是以聚醚醚酮、聚酰亞胺、聚苯硫醚等高性能熱塑性聚合物為基體的連續纖維增強復合材料。
3. 連續纖維增強熱塑性的應用-汽車
BMW C3 CSL汽車后座靠背:復合材料泡沫夾層結構,兩側蒙皮為1mm厚的連續碳纖維增強聚丙烯復合材料。替代鋼靠背,可使座椅減重50%,而且這種新型座椅靠背的防撞性能和減震性能均優于鋼靠背。
BMW M3 的前后保險杠:由連續玻璃纖維增強尼龍6復合材料熱壓成型,復合材料的玻璃纖維體積含量為50%。玻璃纖維/尼龍6熱塑性復合材料具有抗沖擊性能優異等特點,改善了汽車的抗碰撞能力,安全性得以提高。
3. 連續纖維增強熱塑性的應用-工業
紡織機劍帶:碳纖維/聚醚醚酮復合材料則是制造該類部件的理想材料,可以滿足紡織部件的性能要求。
拉擠型材:典型的產品是玻璃纖維增強聚氨酯的拉擠型材,具有高強度、高韌性,以及較好的損傷容限等一些列優點。
2011年,復合材料的總產量:381萬噸;
其中,熱塑性復合材料118萬噸,31%。
2011年,FRP總增長率:15.81%,
其中:熱固性FRP:10.50%;
熱塑性FRP:29.67%。
隨著對環保重視的提高,熱塑性復合材料還存在著廣闊的發展空間。










































