热塑性复合材料制备工艺概述

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1、2003年第2期玻璃钢／复合材料51热塑性复合材料制备工艺概述蔡浩鹏王钧段华军(武汉理工大学430070)摘要：本文介绍了热塑性复合材料的发展现状，综述了热塑性复合材料的主要制备技术和成型工艺方法。关键词：热塑性复合材料制备工艺热塑性树脂基复合材料(FRTP)具有很多独特溶剂污染，特别适用于结晶性树脂制备预浸带。早的优点，如韧性高、耐冲击性能好、预浸料稳定、无贮在1972年，美国PPG公司采用这一技术生产连续存时间限制、制造周期短、耐化学性能好、吸湿率低、玻璃纤维毡增强聚丙烯复合材料。具体是将两层玻可重复加工等。自195

2、1年R．Bradit首次采用玻璃璃纤维原丝针刺毡夹在三层聚丙烯层之间，其中间纤维增强聚苯乙烯制造复合材料以来，热塑性复合层是挤出机挤出的熔融树脂；上下两层树脂既可用材料的基体树脂、增强材料及成型方法的研究不断挤出机挤出，也可直接用树脂薄膜；将这种夹层结构深入，产量与应用领域不断扩大，已经在汽车、电子、置于高于树脂基体熔化温度下热压成型。电器、医药、建材等行业得到了广泛的应用。近几年(2)悬浮预浸法是根据树脂情况选定合适的悬来，热塑性树脂基复合材料的发展速度已大大超过浮剂配成悬浮液，纤维通过悬浮液使树脂粒子均匀热固性树脂基

3、复合材料。地分布在纤维上，然后加热烘干悬浮剂，同时使树脂由于热塑性树脂熔融温度高、化学性质稳定，其熔融浸渍纤维得到预浸带。悬浮浸渍法生产的片材复合材料成型加工与热固性复合材料有很多不同之中玻璃纤维分布均匀，成型加工时预浸料流动性好。处。预浸、成型等每一个阶段对设备和工艺都有特它适合制作复杂几何形状和薄壁结构制品，但与熔殊的要求。如制备热塑性预浸料，采用热固性预浸融制备方法一样，存在技术难度高和设备投资大的料常用的熔融法、溶液法难度较大，因而出现了悬浮缺点。法、粉末法等特殊的预浸工艺。通常热塑性复合材(3)粉末预浸法3是纤

4、维预先经过扩散器被空料制备过程如图1所示LlJ。气吹松散后进人流化床中，带静电的树脂粉末很快-预授辩沉积于接地的纤维上，沉积量由流化床电压和纤维纤维慵放注塑成型通过的速率控制，再经烘炉加热熔化。这种工艺能模压成型快速连续生产热塑性浸渍带，纤维损伤少，聚合物无热压成型树纤真空成型．⋯．一降解，具有成本低的潜在优势。适合于这种技术的缠绕式型树脂粉末直径以5lOttm为宜。此法的不足之处馄压式型拉挤式型是浸润仅在成型加工过程中才能完成，且浸润所需注射式型的时间、温度、压力均依赖于粉末直径的大小及其分布状况。图1热塑性复合材料制

5、备过程(4)纤维混杂J法是将热塑性树脂纺成纤维或1预浸料的制备薄膜带，然后根据含胶量的多少将一定比例的纤维热塑性树脂的熔体粘度很高，一般大于与树脂纤维束紧密地合并成混合纱，再通过一个高100Pa·s，难以使增强纤维获得良好浸渍2。因此温密封浸渍区使树脂和纤维熔成连续的基体。该法制备FRTP的关键技术是解决热塑性树脂对增强纤的优点是树脂含量易于控制，纤维能得到充分浸润，维的浸渍。各国对此进行了大量的研究，主要开发可以直接缠绕成型得到制件。它是一种很有前途的了熔融浸渍、悬浮浸渍、粉末预浸、纤维混杂、原位聚方法。但由于制取直径

6、极细的热塑性树脂纤维(<合以及薄膜镶嵌等多种制备技术。lOvm)~常困难，同时编织过程中易造成纤维损伤，(1)熔融预浸法是先将树脂加热熔融，纤维通限制了这一技术的应用。过熔融树脂得到浸渍。这是一种最常用的方法，无(5)原位聚合法是利用单体或预聚体初始分子52热塑性复合材料制备工艺概述2003年3月量小、粘度低及流动性好的特点，纤维与之一边浸制成预浸束或预浸带，然后在缠绕机上成型。成型润、一边反应，从而达到理想的浸渍效果。采用反应过程中可采用红外灯、石英炉或热空气对芯模与冷浸渍法要求单体聚合速度快，反应易于控制。存在压辊之

7、间的预浸料局部加热，制品成型在缠绕中完的主要问题是工艺条件比较苛刻、反应不易控制，尚成。不具有实用价值。(5)辊压成型主要借鉴于金属成型方法。设备(6)薄膜镶嵌法是先将热塑性树脂热熔制成衬由一系列(一组或多组)热压辊和冷压辊组成，铺好有脱模纸的薄膜。铺层时，撕去脱模纸与增强纤维的预浸料受热后首先通过一组热辊使预浸料变形，之间的间隔薄膜，然后加热加压将树脂压人纤维区。然后通过一组间距逐渐减小的冷辊成型。该法加工比较简单，但要加工低孔隙率的复合材料(6)自从1951年第一个关于拉挤工艺的专利很困难，且仅能用于模压制品的加工。

8、诞生以来，拉挤工艺已经发展成一种广泛用于制造2成型工艺连续纤维增强塑料型材的成型方法。实现拉挤工艺的设备主要是拉挤机。拉挤成型是将预浸带或预浸采用上述工艺制备的FRTP只是半成品一预浸料，通过进一步成型加工才可制得最终产品。热塑纱在一组拉挤模具中固结，预浸料或是边拉挤边预性树脂基复合材料的成型方法主要是从热固性树脂浸