连续纤维增强热塑性复合材料的制备与成型

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1、万方数据万方数据万方数据万方数据维结构，也可以直接缠绕，制得性能优良的复合材料。但该技术不适用于玻纤材料的复合以及日用品或低温热塑性工程材料的成型。目前，混编纱主要有混合纱、包芯纱和包缠纱m13种。1．7反应浸渍法反应浸渍法是利用单体或预聚体初始分子量小，黏度低及流动性好的特点，使纤维与之边浸润边反应，从而达到理想的浸渍效果。采用反应浸渍技术要求单体聚合速度快，反应易于控制。目前主要对聚氨酯、尼龙6等一些可以进行阴离子型聚合的体系进行了研究，但其工艺条件比较苛刻、反应不易控制，尚不具有实用价值。2连续纤维增强热塑性塑料制件的成型工艺采用上述工艺技术制备的CFI

2、ⅡP片材只是半成品——预浸料，通过进一步成型加工才可制得最终产品。热塑性片材的成型加工与热固性片材的成型加工相比有许多优越之处，如成型时无化学变化、成型周期短，因而可使用快速成型方法。下面介绍CFRTP的几种重要成型方法。2．1固相压制成型固相压制成型可以用于半结晶聚合物基材的制件成型。首先将片材裁剪成坯料，然后将坯料放入加热器中加热至低于基材黏流温度10～20℃，装入模具内，快速合模加压，在模具内冷却定型后出模，修边，成品。固相成型需要考虑的主要因素是制件能够快速生产，通常要求在15s之内完成制件的压制成型。主要技术问题是确定加工温度范围，使片材能够有效的压

3、制成型。固态压制成型工艺的成型压力小于10MPa，一般用于制造形状简单的制品。该工艺的特点是成型周期短、生产效率高、收缩率低、模具费用低、能成型形状复杂的大型制品。固相压制成型对制件的限制是要求没有大的凹陷、深加强筋和复杂的几何形状。其压制成型工艺流程图，见图1。2．2熔体压制成型压制成型是通过将按模具大小裁切好的CFRTP预浸片材在加热炉内加热至高于树脂熔化的温度，然后送入压模中，快速热压成型，冷却定型制得制品，流动态压制成型的压力一般在10～20MPa。成型周期一般在几十秒至几分钟内完成。它适用于厚度和密度变化大、有凸台或凹槽等形状复杂的制品，也适用于制造

4、有金属预埋件的制品。这种成型方法能耗、生产费用均较低，而生产效率高，是目前cFRTP的成型加工中最重要的一种成型方法。合模压力按下式计算[201：础(鼻+㈦㈥式中，p为成型总压力，MPa；鼻为模具平面部分面积，cm2；E为模具侧面面积，cm2；七为实验常数，一般在10～20MPa。2．3真空模塑成型真空模压也是适用于片状cFRTP的成型。成型时，将剪裁成要求尺寸的片材经预热后移到金属模具上，密封片材和金属模具的外周边，然后在模腔内抽真空，使片料铺贴在模腔上，冷却后脱模即得所需形状的制品。VanDine等【2l】使用真空辅助传递模塑来成型玻璃纤维增强酞吡呤树脂基

5、复合材料，Hsiao【221使用有限元法分析了真空辅助传递模塑成型玻璃纤维增强酞吡呤树脂基复合蕊圈1豫漫片材压恻成型工艺瀛租圈Fig1ThepressuremOuIdingflOwchartOfprepregsheel37万方数据38材料，结果表明此方法效果良好。2．4流动模塑成型矗田2曩浸纤维拉挤成盈工艺漉疆圈Fig．2ThepuIlrusiOnmOuldingfIowchartofprepreg州ber流动模塑可以生产更为复杂的制件。它是采用热塑性树脂预浸料在模具内加热加压成型复合材料的一种成型工艺，其工艺参数主要有温度、压力和时间，这些参数主要取决于热塑

6、性树脂的类型和复合材料的产品形状。对于完全浸渍的热塑性基体，仅仅需要熔化聚合物并使用适当的压力，将预浸料压制成复合材料制品。一般模压成型的压力为0．7～2．OMPa，在成型温度下仅需几分钟。其加热和传送系统同熔体压制工艺所用的系统类似。两个系统制件的主要区别是：流动模塑成型生产的制件的复杂程度更高，因此所需的生产周期也更长。cakmak等【23】设计了三瓣模代替传统的配套压模来成型连续碳纤维增强PEEK复合材料制件，大大缩短了成型周期。几种高性能热塑性树脂的成型条件，见表2【201。蕊囊2几种热曩性树臆疆漫科的成墨糸件Tab．2ThemouIdjngcondi

7、liOnsOfprepregsOfseVeraIkinds0flhermODlasticresin2．5拉挤成型拉挤工艺是一种能够经济的连续生产复合材料的典型制造工艺。拉挤成型技术是制造高纤维体积含量、高性能低成本复合材料的一种连续的自动化生产工艺。它是将增强材料经树脂浸渍，再经过具有一定截面形状的成型模具并使之在模具内固化成型，然后将制品拉出模具的成型工艺。拉挤成型工艺有两种：一种是预浸纤维拉挤成型工艺，即先用热塑性树脂浸渍纤维，制得预浸纤维，再用预浸纤维进行拉挤成型；另一种是用纤维直接进行拉挤成型。预浸纤维拉挤成型工艺流程，如图2所示。预浸纤维在进入拉挤模

8、具之前，必须加热至树脂基体呈黏流态，在