概述:




近年來,隨著高性能耐高溫?zé)崴苄?a href="http://www.jumpfitnessnow.com/sell/list.php?catid=2946" target="_blank">樹脂的發(fā)展及復(fù)合材料成型加工技術(shù)的不斷進(jìn)步,熱塑性復(fù)合材料發(fā)展迅速,已成為復(fù)合材料領(lǐng)域的開發(fā)熱點(diǎn)。
相較熱固性復(fù)合材料,熱塑性復(fù)合材料具有較高斷裂韌性,抗沖擊性,耐化學(xué)藥品及耐水性,熱成型性能好,生產(chǎn)率高,工藝簡單,生產(chǎn)周期短,環(huán)保可循環(huán)利用。
熱塑性復(fù)合材料(FRTP)分為短纖維增強(qiáng)熱塑性塑料(SFRT) / 長纖維增強(qiáng)熱塑性塑料(LFRT)/ 連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料塑料(CFRT)根據(jù)LUCINTEL 公司市場(chǎng)調(diào)研報(bào)告,2009-2014年的復(fù)合增長率為5.9%,2014年的銷售額達(dá)到62億美元。預(yù)計(jì)在今后的十年,其發(fā)展速度將達(dá)到8-15%,增速超過熱固性復(fù)材。
熱塑性復(fù)合材料特點(diǎn):
1.密度小,比剛度和比強(qiáng)度大,一般密度為1.4-1.6g/cm3。小于熱固性的1.7-2.0g/cm3
2.韌性優(yōu)于熱固性復(fù)材,具有良好抗沖擊性能。
3.物理性能良好,耐熱性及耐水性優(yōu)異
4.成型周期短,一般為20-60秒。加工過程是加熱熔融,冷卻固化定型的物理變化過程,加工過程中不產(chǎn)生任何化學(xué)反應(yīng)
5.成型壓力低,成型模具費(fèi)用低
6.無存放條件限制
7.廢料可以重新回收利用
8.簡化成型工藝環(huán)節(jié)(針對(duì)形狀復(fù)雜的金屬部件而言)
9.具有可重復(fù)/多次成型的特性




熱塑性復(fù)材發(fā)展情況:
1.短纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料(SFRT)
短纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料是以長度為0.2-0.7mm纖維材料增強(qiáng)熱塑性塑料而制成的復(fù)合材料。增強(qiáng)纖維在熱塑性塑料基體中呈均勻無規(guī)狀分布,含量一般為30%左右。
早期的SFRT 一般選用通用塑料為基體,包括聚丙烯(PP),聚乙烯(PE),聚丙乙烯(PS),聚氯乙烯(PVC)。增強(qiáng)材料主要是玻璃纖維,主要用于電器,電子,五金工具及汽車的非承力構(gòu)件。
隨著聚酰胺(PA),聚甲醛(POM) 等工程塑料的應(yīng)用擴(kuò)大,以及新型工程塑料PET,PES,PPS,PEEK等相繼問世;結(jié)合高性能玻璃纖維,芳綸纖維及碳纖維,成為新一代復(fù)合材料,應(yīng)用擴(kuò)大至汽車,石油化工,機(jī)械等工業(yè)領(lǐng)域的次結(jié)構(gòu)件。
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熱塑性復(fù)合材料種類:
1.短纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料(SFRT)
根據(jù)產(chǎn)品的構(gòu)造,短纖維熱塑性復(fù)合材料制品的生產(chǎn)主要采用擠出成型及注塑成型工藝。擠出成型生產(chǎn)線形材料,管,板等產(chǎn)品;注塑成型則用于生產(chǎn)各種形狀,大小不等的產(chǎn)品,如精密儀器零件到汽車保險(xiǎn)杠等。
SFRT 用的原料,不論擠出或是注塑用的,一般都要經(jīng)過造粒過程。
這種粒料在成型作業(yè)中經(jīng)過螺桿,注嘴,模腔內(nèi)流動(dòng)等作業(yè)后變得更短,最終制品中的纖維平均長度約只有0.4mm,對(duì)制品的力學(xué)性能幫助有限。
盡管如此,目前世界對(duì)SFRT 的需求仍在持續(xù)增長,特別是在汽車工業(yè)的新用途中。
2. 長纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料(LFRT)
長纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料的纖維長度一般為10-15mm,纖維含量一般為30-50%左右。由于纖維長度較長,且成型時(shí),增強(qiáng)纖維被均勻地分散在基體樹脂中,纖維能夠完全被浸漬,可以明顯提高制品的力學(xué)性能,尤其沖擊強(qiáng)度顯著提高。
20世紀(jì)70年代,中長玻璃纖維氈增強(qiáng)聚丙烯的熱塑片材(GMT)誕生,開始了長纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料的工業(yè)化。
至80年代初期,出現(xiàn)了長纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料粒料
90年代初期,出現(xiàn)了直接法長纖維熱塑性復(fù)材成型工藝。
由于此類產(chǎn)品在汽車工業(yè)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用,尤其作為可回收再利用的材料,長纖維增強(qiáng)復(fù)材已經(jīng)成為復(fù)合材料行業(yè)增速最快的產(chǎn)業(yè)之一。
3. 連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料(CFRT)
20世紀(jì)80年代初,隨著以聚醚醚酮(PEEK) ,聚苯硫醚(PPS)為代表的特種工程塑料的商品化,以及航空航天工業(yè)對(duì)高耐熱性和高韌性樹脂基復(fù)合材料的需求;連續(xù)纖維的浸漬工藝問題得到突破性的發(fā)展,以APC-1 及APC-2為代表的高性能的先進(jìn)熱塑性復(fù)材相繼問世,主要用在航空工業(yè)領(lǐng)域。
21世紀(jì)后,碳纖維的產(chǎn)量快速增長,應(yīng)用得以普及。歐美國家將連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料及其成型技術(shù)的應(yīng)用轉(zhuǎn)向民用工業(yè),如汽車部件,體育用品,建筑材料等。
近年,汽車工業(yè)的高速發(fā)展,對(duì)汽車復(fù)合材料的提出更高的要求。CFRT 以其輕質(zhì)高強(qiáng),抗沖擊性能佳,成型時(shí)間短,廢料可以回收再利用的優(yōu)點(diǎn),歐美國家正致力促進(jìn)其產(chǎn)業(yè)化及在各民用領(lǐng)域的推廣應(yīng)用。

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連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料(CFRT)
根據(jù)LUCITEL 公司的一份報(bào)告稱,CFRT尚處于生命周期的發(fā)展初期。2014年的CFRT 市場(chǎng)達(dá)到1.9億美元,在過往5年的全球增長率平均為12%。
CFRT 的產(chǎn)品形式有纖維預(yù)浸料(帶/片狀)/ 織物預(yù)浸料(片狀)/ 復(fù)合紗及其織物/ 拉擠產(chǎn)品。
高性能CFRT 具有耐熱性高,抗沖擊性及抗損傷能力佳的能力。同時(shí)這類復(fù)合材料的成型本身也需要較高的成型溫度,較嚴(yán)苛的浸漬技術(shù)工藝,以及適合的退火工藝,以期獲得最佳的材料性能。
可減免做后處理及涂裝的工序,在制作預(yù)浸料的過程已經(jīng)完成A級(jí)表面及所需紋理,成型僅是最后變形固化的工序。
連續(xù)纖維增強(qiáng)復(fù)材關(guān)鍵點(diǎn):
預(yù)浸技術(shù):
熱塑性復(fù)合材料由于分子結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)。室溫下,熱塑性塑料成固態(tài),加熱熔融狀態(tài)下,樹脂熔體粘大(>1000pa·s) 熔體流動(dòng)困難,與纖維的浸漬性差
對(duì)比熱固性樹脂,其在固化前,很容易轉(zhuǎn)變成低粘濃度的狀態(tài)。在這種狀態(tài)下,纖維很容易被熱固性樹脂浸漬。


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