高性能长纤维增强热塑性塑料研究与应用进展

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1、方鲲，等：高性能长纤维增强热塑性理料研兜与应用进展319高性能长纤维增强热塑性塑料研究与应用进展方鲲曹传宝朱鹤孙白树林(北京理工大学材料科学研究中心．北京l㈣5)(北京大学工掌院先进材料与缩米技术系。北京100871)摘要综速近年来长纤维增强热塑性(LFRT)塑料的研究与开发进展，分别从发展经历、分类、结构特点、制备方岳、增强树脂、增强纤维、·睦能优势、成型加工、应用和技术发展等方面进行了介绍，井提出了未来的发展趋势。关键词长纤雏增强热塑性塑料性能成型加工20世纪60年代，短纤维增强热塑性(SFRT)塑工业界的广泛重视，

2、争先进行开发和生产。料实现了工业化生产，且强度、刚度和尺寸稳定性均鉴于LFRT塑料具有的优异性能和广阔的应用优于未增强的聚台物，并占据热塑性塑料市场中的前景，对其开展深入的系统研究，无论对学术理论研多数份额。在挤出机混炼过程中，纤维在螺杆与机究还是对工程应用，以及对提升国内复合材料的工筒之间受到剪切、挤压和磨损的共同作用而造成很业生产与应用水平都具有十分重要的研究意义与巨大损伤，使纤维长度减至0．2一I．0rain(一般低于大的经济价值。笔者现综述近年来国内外LFRT塑0．5mm)；在注射模塑过程中，纤维在注塑机内又会料

3、的技术研究与开发进展，将分别从发展经历、分被二次磨损，长度进一步减短，极大地降低了纤维的类、结构特点、性能优势、制备方法、基体树脂、增强增强作用。因此SFRT塑料多用于非承力结构部纤维、成型加工、薪技术发展和工程应用等方面进行件，很难作为工程结构部件应用”。2J。介绍，并提出未来的发展趋势。为了提高综合性能，克服SFRT塑料性能存在1LFRT塑料的发展经历的不足与缺陷，国外又相继研究与开发出具有突出20世纪80年代初期，美国复合材料制品公司高性能的长纤维增强热塑性(LFRT)塑料。20世纪(cPD最早提出了LFRT塑料的

4、理论设计概念。并进70年代中期，美国最早开展长玻璃纤维毡增强聚丙行了制备研究与产品开发。由于连续长纤维浸渍与烯(PP)的热塑性片材塑料(crcr)的研究与开发，从分散的核心技术没有很好地解决，以及LFRT塑料而揭开了LFRT塑料工业化生产的序幕。80年代初的注塑、模压成型工艺及生产设备还相对十分落后。期，国际复合材料市场上首次出现LFRT塑料粒料，再加上当时SFRT塑料、填充塑料及工程塑料改性如美国GE公司(LNP)的Verton粒料和泰科纳公司技术的研究及应用已取得成功，工业化生产获得普的Celstran粒料．主要用于

5、注塑高性能LFRT塑料零遍应用，从而导致LFRT塑料新技术的研究与开发部件制品；90年代初，德国研究与开发成功了直接进程十分缓慢”4o。法LFRT塑料的成型加工新技术(在线复合，ⅡT．20世纪90年代中期，随着汽车工业的快速发D)，减少了使用半成品成型时需要再次加热的工艺展，以及对环保及节能意识的增强，尤其是全球不断环节，简化了生产制造工艺，降低了生产能耗和制造呈现的能源危机和石油涨价，促使汽车轻量化成为成本。LFRT塑料制备与应用的快速发展已引起了汽车工业发展的必然趋势。因此可循环使用的环保全球复合材料界与工业部门(如

6、汽车零配件制造商型LFRT塑料的研究与开发、应用又重新引起人们和汽车整车装配厂)的高度关注，普遍看好其发展的高度重视。应用前景”J。近年来，国内外许多科研单位和公司对LFRTLFRT塑料是近年来取得突破进展的高性能新塑料进行了大量的研究、开发与工业化生产。目前材料，具有高强度、高刚度、尺寸稳定、低翘曲度、使美国GE公司、RTP公司、Ticona公司，英国ICI公用寿命长、耐蠕变性能优良等显著特点，可以弥补或司、Imhotep公司，日本Daical公司，北欧化工公司，取代SFRT塑料的许多不足与缺点。采用长纤维增欧文斯科宁

7、公司，法国圣可班公司、AI：iomari公司，强技术是实现通用塑料和工程塑料达到高性能化目韩国三博公司，沙特石化公司等世界著名化工原材标的关键核心技术，已引起国内外复合材料科研与料企业已能够工业化生产LFRT塑料。环保、节能、2007年中国工程塑料复合材料技术研讨会论文集汽车轻量化已成为LFRT塑料制备与应用快速发展尽可能地不要损伤纤维，并保持纤维原有的长度，则的主要推动力。2002年国外的LFRT塑料产量就已可得到高强度、高韧性制品，特别适合于生产具有复经达到6万一10万t／a(其中PP占56％、PA占杂结构的高性能结

8、构组装件。32％)。从地区分布看，欧美占LFRT塑料用量的(2)模压工艺先将LFRT塑料粒料进行预塑92％，并保持30％以上的增长率。2006年欧洲地区化，然后再放人模具中压制成型。模压工艺可生产LFRT塑料用量接近14万一22万t，增长率超过大尺寸、形状简洁、高强度、耐冲击性的直接制品，特42％。经过近几年的快速发