热塑性复合材料的特性
复合材料_热塑性树脂基体2概要
——鲁学峰、袁超平
目录
一、聚乙烯 二、聚丙烯 三、聚氯乙烯 四、聚苯乙烯 五、ABS 六、聚酰胺 七、聚碳酸酯 八、氟塑料 九、LFT
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聚乙烯(PE)
按密度分为高密度聚乙烯、中密度聚乙烯和低密度聚乙烯。
（一）性能
1、不含极性基团，介电性、化学稳定性好，吸水性低，无毒、 无味、乳白色蜡状固体。0.91~0.96之间，制成薄膜是透 明的。耐寒性很好。分子量越高，支化越多，脆化点越低。 2、强度主要由结晶时分子紧密堆砌程度所提供。机械性能 取决子聚乙烯的分子量和支化度。强度不高，表面硬度 低，弹性模量小，容易蠕变和应力松弛。 3、非极性聚合物，绝缘性比其他任何介电物质都好，作超 高频绝缘材料。介电损耗和介电常数几乎与电场强度和频 率无关，介电常数与其密度是线性依赖关系，密度高的介 电常数也高。遇热时密度降低，介电常数也低。此外，聚 乙烯在氧化时会产生羰基，介电损耗有所提高。 4、耐酸碱腐蚀。
4
聚丙烯(PP)
（一）聚丙烯的结构与性能
1、结构： 头—尾相接的线型结构，根据其侧链甲基 的空 间排列，有三种不同的形式： 全同立构：甲基在同侧 CH3 CH3 CH3 CH3
CH2 C CH2 H C CH2 H C CH2 H C H
间同立构：甲基交替地向主链的两个方向排列。
CH3 CH2 C CH2 H H C CH2 CH3 C）PVC的用途
工业上：作防腐材料，如输送酸、碱、油、纸浆等用的管道， 酸、碱吸收塔、排气塔、贮槽、泵、风机及其代替铅的防腐 化工设备，或者用于钢管衬里层。 建筑材料（硬质PVC）：如地下水道、废水管、阻燃的门、 地板和墙壁材料。 电线：聚氯乙烯由于绝缘性、耐老化性好，用作电线的绝缘 层做电线和电线的护套。 人造革：广泛用做椅子、防雨布、各种箱子、沙发、衣服、 办公用品和家具等。
pbt塑料特性
pbt塑料特性PBT（极为玻璃酸乙烯）是一种新型的热塑性复合材料，具有0.3～0.6神经衰变值，良好的热稳定性和电性能等特点。
电气、机械、热稳定性都比其它金属材料好。
此外，PBT还具有良好的化学稳定性、自润滑性、耐磨性和氧化性等优点。
PBT塑料的物理性能十分稳定，在室温下其表观密度(电熔密度）为1.3g/cm3～1.4g/cm3，最高熔融温度为235℃～250℃，最低熔融温度190℃~210℃，收缩率为1.5%~3.0%，抗张强度为28MPa～35MPa，断裂伸长率为60%～120%，耐磨性为细腻，抗振性能为中等。
PBT塑料具有很好的电气性能，耐热性能极佳，其最高使用温度可达150℃～180℃，介电常数介于4.0～5.5之间，介电损失因数在1MHz频率下小于1.5，挥发性比较低（少于0.01），不燃性能好，可达UL94V-0，并具有很好的绝缘性能。
PBT塑料还具有很好的耐腐蚀性能，可以长期使用在鹰腐蚀性环境，无需表面处理，同时PBT塑料还具有很好的机械性能，具有优质的抗冲击性能，抗振性能及耐磨性良好。
由于PBT塑料断裂伸长率大，具有良好的拉伸性能，适合胶粘和填充。
在灰尘、沙尘环境中，PBT塑料具有良好的抗腐蚀性，不易沾黏灰尘，对静电的吸附性也较小。
同时PBT塑料具有较高的硬度、耐热性、耐磨性和抗摩擦性能好，因此，PBT塑料可以广泛用于电子、电力、煤矿、石化、汽车配件等行业。
PBT塑料特性长期以来一直被电子机械行业使用，比如用于制造电器外壳，电子元件，电力工程中电缆外护套，照明行业电缆绝缘，车辆内饰件和零部件，以及制造用具。
它可以用于低成本的高强度、良好的耐磨性和耐腐蚀性材料，是一种非常有用的工程塑料。
总之，PBT塑料在室温下具有优良的热稳定性，电稳定性和机械性能，具有良好的耐腐蚀性、耐磨性、耐冲击性能及耐热性，是一种极具应用价值的高性能工程塑料材料。
纤维增强热塑性复合材料拉挤成型工艺研究进展
纤维增强热塑性复合材料拉挤成型工艺研究进展摘要：随着低碳经济、碳中和等环保理念的呼声不断高涨，低能耗、可回收的高性能复合材料的需求量不断增加。
高性能复合材料可作为关键的轻型承重材料，应用于风力涡轮机叶片根部加强件、高压绝缘子芯棒和建筑应用中的梁等。
不同于热固性拉挤成型复合材料，热塑性复合材料不需要化学固化，生产效率高、污染小、原材料利用率高，且制件具有可回收、可焊接、使用寿命长的特点，因此国内外都在积极开展高效率、低成本的热塑性复合材料生产工艺的研究。
基于此，本文章对纤维增强热塑性复合材料拉挤成型工艺研究进展进行探讨，以供相关从业人员参考。
关键词：纤维增强热塑性复合材料；拉挤成型工艺；研究进展引言纤维增强热塑性复合材料比热固性树脂复合材料具有更高的比强度和冲击强度，不需要特殊的储存和运输条件，易于维修和可回收再加工。
因此热塑性复合材料在加工性、效率、全寿命周期内的环保性和成本都明显优于热固性复合材料。
碳纤维增强热塑性聚合物复合材料是树脂基复合材料的发展方向，具有广阔的应用前景。
一、拉挤成型工艺拉挤成型工艺由于其生产效率高、拉挤制品纤维含量高、原材料成本低等优点被广泛应用于各种复合材料的生产制造中。
将拉挤成型工艺与热塑性复合材料相结合可充分发挥复合材料的优势，实现各种断面和空腔型材的高效生产。
热塑性树脂普遍存在黏度大的问题，导致了纤维浸渍困难，因此纤维增强热塑性复合材料拉挤成型工艺的改进方向主要集中在纤维浸渍方式上。
根据浸渍方式不同将热塑性复合材料拉挤成型工艺分为非反应型拉挤成型工艺和反应型拉挤成型工艺两大类。
从目前生产应用的角度来看，非反应型拉挤成型过程部分浸渍工艺与热固性复合材料拉挤成型工艺相似，技术更加成熟，设备投资也相对降低，因此应用更加广泛，而反应型拉挤成型工艺对生产设备要求高，技术难度较大，因此应用范围相对较小。
二、纤维增强热塑性复合材料特点复合材料基本上是一种新型材料，在对两种性质不同的材料进行物理或化学处理后进行加工，其性质相对较高。
热固性复合材料与热塑性复合材料
热固性复合材料与热塑性复合材料1热固性树脂基复合材料热固性树脂基复合材料是应用十分广泛的复合型材料，这种材料是经过复合而成，在许多高科技产品中都得到了广泛的应用与研究，例如在大型客运机的应用中，其不仅减轻了重量，并且还优化了飞机的性能，减轻了飞机在飞行过程中的阻碍，热固性树脂具有非常优异的开发潜能，其应用领域也会在其改性后得到更大的发展。
典型的热固性树脂复合材料分为以下几种：（1）酚醛树脂复合材料:随着对阻燃材料的强烈需求，美国西方化学公司，道化学公司等一系列大型化学公司都先后研制成功了新一代的酚醛树脂复合材料。
其具有优异的阻燃、低发烟、低毒雾性能和更加优异的热机械物理性能。
在制备这种具有阻燃效果的材料上，研究人员重新设计思路，在加入不饱和键等其他基团条件下，提高了反应速度，减少了挥发组分。
使酚醛树脂复合材料在其应用领域得到大力发展。
(2)环氧树脂复合材料:由于环氧树脂本身的弱点，研究人员对其进行了两方面的改性研究，一方面是改善湿热性能提高其使用温度;另一方面则是提高韧性，进而提高复合材料的损伤容限。
含有环氧树脂所制备的复合材料己经大力应用到机翼、机身等大型主承力构件上。
(3)双马来酞亚胺树脂复合材料:在双马来酞亚胺树脂复合材料中，由于双马来酞亚胺树脂具有流动性和可模塑性，良好的耐高温、耐辐射、耐湿热、吸湿率低和热膨胀系数小等优异性能，所以这种树脂则会广泛运用在绝缘材料、航空航天结构材料、耐磨材料等各个领域中。
(4)聚酰亚胺复合材料:聚酰亚胺复合材料具有高比强度，比模量以及优异的热氧化稳定性。
其在航空发动机上得到了广泛应用，主要可明显减轻发动机重量，提高发动机推重比。
所以在航天航空领域得到了大力的发展和运用。
2热塑性树脂基复合材料热塑性树脂基复合材料:其自身中的基体是热塑性树脂，该类复合材料是由热塑性树脂基体、增强相以及一些助剂组成。
在热塑性复合材料中最典型和最常见的热塑性树脂有聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚酰胺、聚酯树脂、聚碳酸树脂、聚甲醛树脂、聚醚酮类、热塑性聚酰亚胺、聚苯硫醚、聚飒等。
热固性复合材料与热塑性复合材料
热固性复合材料与热塑性复合材料1热固性树脂基复合材料热固性树脂基复合材料是应用十分广泛的复合型材料，这种材料是经过复合而成，在多高科技产品中都得到了广泛的应用与研究，例如在大型客运机的应用中，其不仅减轻了重量，并且还优化了飞机的性能，减轻了飞机在飞行过程中的阻碍，热固性树脂具有非常优异的开发潜能，其应用领域也会在其改性后得到更大的发展。
典型的热固性树脂复合材料分为以下几种：（1）酚醛树脂复合材料:随着对阻燃材料的强烈需求，美国西化学公司，道化学公司等一系列大型化学公司都先后研制成功了新一代的酚醛树脂复合材料。
其具有优异的阻燃、低发烟、低毒雾性能和更加优异的热机械物理性能。
在制备这种具有阻燃效果的材料上，研究人员重新设计思路，在加入不饱和键等其他基团条件下，提高了反应速度，减少了挥发组分。
使酚醛树脂复合材料在其应用领域得到大力发展。
(2)环氧树脂复合材料:由于环氧树脂本身的弱点，研究人员对其进行了两面的改性研究，一面是改善湿热性能提高其使用温度;另一面则是提高韧性，进而提高复合材料的损伤容限。
含有环氧树脂所制备的复合材料己经大力应用到机翼、机身等大型主承力构件上。
(3)双马来酞亚胺树脂复合材料:在双马来酞亚胺树脂复合材料中，由于双马来酞亚胺树脂具有流动性和可模塑性，良好的耐高温、耐辐射、耐湿热、吸湿率低和热膨胀系数小等优异性能，所以这种树脂则会广泛运用在绝缘材料、航空航天结构材料、耐磨材料等各个领域中。
(4)聚酰亚胺复合材料:聚酰亚胺复合材料具有高比强度，比模量以及优异的热氧化稳定性。
其在航空发动机上得到了广泛应用，主要可明显减轻发动机重量，提高发动机推重比。
所以在航天航空领域得到了大力的发展和运用。
2热塑性树脂基复合材料热塑性树脂基复合材料:其自身中的基体是热塑性树脂，该类复合材料是由热塑性树脂基体、增强相以及一些助剂组成。
在热塑性复合材料中最典型和最常见的热塑性树脂有聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚酰胺、聚酯树脂、聚碳酸树脂、聚甲醛树脂、聚醚酮类、热塑性聚酰亚胺、聚苯硫醚、聚飒等。
连续碳纤维增强热塑性复合材料的性能优势及应用举例
- 64 -工 业 技 术随着碳纤维增强热固性复合材料应用的日益成熟，碳纤维增强热塑性复合材料也逐步从航空航天领域走向工业机械、高端医疗、轨道交通、电子电器等多种民用领域。
与传统的热固性碳纤维复材相比，热塑性复合材料具有高韧性、高抗冲击和损伤容限、无限预浸料存储期、成型周期短、可回收利用、易修复等显著特征，具备环保、高效及高性能优势。
该文就分别以碳纤维增强聚醚醚酮、碳纤维增强热塑性聚酰亚胺、碳纤维增强聚苯硫醚这3种复合材料介绍碳纤维增强热塑性复合材料的性能优势，并结合生产和应用实际，重点介绍连续性碳纤维增强聚醚醚酮复合材料在骨外科医疗领域中的性能表现。
１ 几种典型的碳纤维增强热塑性复合材料的性能优势１．１ 碳纤维增强聚醚醚酮（ＰＥＥＫ）复合材料的性能优势聚醚醚酮刚性高、尺寸稳定性好、线膨胀系数小、能承受极大的应力，不会由于时间的延长而产生明显的延伸，而且其密度小，加工性能好，适用于对精细度要求高的部件。
聚醚醚酮本身就是热塑性树脂中耐热性较好的一种，长期的工作温度甚至能达到250℃，在这样的高温环境下，其力学性能基本不受影响。
不过，碳纤维材料的加入可以进一步提升聚醚醚酮材料的性能，尤其是强度、刚性和耐磨性等方面，对于制品的整体使用寿命也有明显的延长作用。
相关实验证明，碳纤维材料的占比在25%~30%时，以聚醚醚酮为基体的复合材料的耐磨性有显著提高。
另外，使用碳纤维增强的聚醚醚酮复合材料与传统的金属材料相比，至少可以减重70％以上，目前国内主要应用于骨科医疗器械，对耐高温、耐磨性要求较高的高端工业领域来说也是理想的制作材料。
１．２ 碳纤维增强热塑性聚酰亚胺（ＴＰＩ）复合材料的性能优势热塑性聚酰亚胺材料在热稳定性、抗冲击性、抗辐射性和耐溶剂性能等方面都表现突出，在高温、高低压和高速等极端环境下，这种材料展现出优异的耐摩擦耐磨损性能。
采用碳纤维进行增强后，可进一步提高这类材料的应用性能，扩大其应用范围。
热塑性木塑复合材料
热塑性木塑复合材料木塑复合材料( WoodPlast ic Composite, WPC)是指采用木纤维或植物纤维填充、增强的改性热塑性材料。
与木材相比, WPC 能够连续挤出, 能够获得任意横截面; 尺寸稳定性和精确性良好, 几乎不产生废料; WPC 可以采用与木材一样的方法进行加工, 因此其户外维修的费用非常低; 为了更美观, 可以给WPC 上漆, 这一点比绝大部分塑料都要容易; 另外WPC 的户外耐久比软木要好, 使用时间预期为25~ 30 年。
热塑性塑料基体主要为PE、PP、PS 等聚烯烃和聚氯乙烯, 包括新料、回收料以及二者的混合料; 木纤维有废木粉、刨花、锯木; 其他植物纤维有粉碎处理过的稻秆、花生壳、椰子壳、甘蔗、亚麻、泽麻、黄麻、大麻等。
废木可以从倒塌或坏死的树木获得, 也可以从传统木材加工过程中回收。
木纤维和植物纤维对成型设备磨损小, 尺寸稳定性良好,电绝缘性优, 无毒, 可反复加工, 能生物降解。
可见, 进行WPC 制备、加工的研究有巨大的环保意义和经济效益, 其应用有广阔的前景。
虽然木塑复合材料力学性能比木材要好，但目前TWPC大都作为非结构材料。
对施工和建筑应用来说，能否在各种环境下保持所需力学性能非常重要。
有人对在海水环境中腐蚀2年的TRIMAX木塑材料(HDPE类)做性能测试，没有发现翘曲等变形或开裂，尺寸变化也在生产厂商标明的允许范围内，材料的模量和强度只有很小的变化。
疲劳测试中，由于木成分会升温，而塑料对温度敏感，所以木塑材料的疲劳性能难以测试。
木塑材料的螺钉联结强度随温度的降低而增加。
木材是极性亲水性物质, 大多热塑性聚合物为非极性憎水性物质, 因此必须采取各种措施来提高木- 塑界面相容性。
目前采用的方法主要有: 对木材进行乙酰化或硬脂酸化处理、聚甲基丙烯酸甲酯处理、马来酸酐处理等。
另外由于绝大多数木材是以粉末或短纤维态与热塑性塑料复合的, 它们不易混合而易生成毛团状, 同时极性纤维与非极性塑料难以相容胶合, 造成复合体力学性能低劣。
热塑性复合材料的特点.
纤维增强热塑性材料FRTP简述张月 20090546材料科学与工程学院090201摘要：热塑性复合材料是以玻璃纤维，碳纤维，芳烃纤维及其他材料增强各种热塑性树脂的总称，国外称其为FRTP。
先进的纤维增强热塑性复合材料纤维增强热塑性树脂复合材料，具韧性耐蚀性和抗疲劳性高，成型工艺简单周期短，材料利用率高（无废料），预浸料存放环境与时间无限制等优异性能而得到快速发展。
近20年来，随着刚性、耐热性及耐介质性能好的芳香族热塑性树脂基体的出现，以及具有高强度、高模量、耐高温、耐腐蚀等优异性能碳纤维、芳伦纤维、碳氟纤维（PTFE）等高性能纤维的发展，使先进热塑性复合材料克服了一般FRTP使用温度低，模量小，强度差等缺点，使其在航空航天等高科技领域获得越来越多的应用。
关键字：浸渍、成型工艺Fiber Reinforced Thermoplastic Material FRTP BrieflyZhangYue 20090546Material science and engineering college 090201 Abstract:Thermoplastic composite material is glass fiber, carbon fiber, aromatic fiber and other materials increase the floorboard of all sorts of thermoplastic resin, foreign called the FRTP. Advanced fiber reinforced thermoplastic composite fiber reinforced thermoplastic resin composites, with toughness corrosion resistance and fatigue resistance is high, the molding process simple cycle short, material utilization high (no waste), prepreg deposit environment and time unlimited superior performance and got rapid development. Over the past 20 years, with rigidity, heat resistance andresistance to medium performance good aromatic thermoplastic resin matrix appearance, and has high strength, high modulus, high temperature resistance, corrosion resistance, and other excellent performance carbon fiber, and aromatic Aaron fiber, fluorocarbon fiber (PTFE), and other high performance fiber development, so as to make advanced thermoplastic composite materials to overcome the general FRTP use low temperature, modulus is small, the strength of the shortcomings of, make its in aerospace and other high-tech areas get more and more applications.Key word: dip, molding technology一、FRTP的种类及其成形方法FRTP按其纤维增强形态如下所示。
热塑性复合材料
热塑性复合材料
热塑性复合材料是一种由连续纤维增强材料和热塑性树脂组成的复合材料。
在
这种材料中，连续纤维通常是玻璃纤维、碳纤维或芳纶纤维，而热塑性树脂可以是聚丙烯、聚酰胺或聚酯等。
热塑性复合材料因其优异的力学性能、耐高温性能和成型加工性能而得到广泛应用。
首先，热塑性复合材料的优异力学性能是其最大的特点之一。
由于连续纤维的
加入，使得复合材料具有很高的强度和刚度，能够承受较大的载荷。
同时，热塑性树脂的良好粘合性能也能有效地传递载荷，提高材料的整体性能。
这使得热塑性复合材料在航空航天、汽车、船舶等领域得到了广泛的应用。
其次，热塑性复合材料具有良好的耐高温性能。
热塑性树脂在高温下依然能够
保持较好的力学性能，不会出现软化或熔化的情况。
这使得热塑性复合材料能够在高温环境下长期稳定地工作，满足特殊工况下的使用需求。
因此，热塑性复合材料在航空航天领域的发展中扮演着重要的角色。
另外，热塑性复合材料还具有良好的成型加工性能。
由于热塑性树脂的特性，
热塑性复合材料可以通过热压成型、注塑成型等工艺进行成型加工，制作出各种复杂的结构件。
这种灵活的加工性能使得热塑性复合材料在制造领域得到了广泛的应用，为产品的设计和制造提供了更多的可能性。
总的来说，热塑性复合材料以其优异的力学性能、耐高温性能和成型加工性能，在航空航天、汽车、船舶等领域得到了广泛的应用。
随着科学技术的不断进步，相信热塑性复合材料将会有更广阔的发展前景，为各个领域的发展提供更多的支持和保障。
热固性复合材料与热塑性复合材料
热固性复合材料与热塑性复合材料1热固性树脂基复合材料热固性树脂基复合材料是应用十分广泛的复合型材料，这种材料是经过复合而成，在许多高科技产品中都得到了广泛的应用与研究，例如在大型客运机的应用中，其不仅减轻了重量，并且还优化了飞机的性能，减轻了飞机在飞行过程中的阻碍，热固性树脂具有非常优异的开发潜能，其应用领域也会在其改性后得到更大的发展。
典型的热固性树脂复合材料分为以下几种：（1）酚醛树脂复合材料:随着对阻燃材料的强烈需求，美国西方化学公司，道化学公司等一系列大型化学公司都先后研制成功了新一代的酚醛树脂复合材料。
其具有优异的阻燃、低发烟、低毒雾性能和更加优异的热机械物理性能。
在制备这种具有阻燃效果的材料上，研究人员重新设计思路，在加入不饱和键等其他基团条件下，提高了反应速度，减少了挥发组分。
使酚醛树脂复合材料在其应用领域得到大力发展。
(2)环氧树脂复合材料:由于环氧树脂本身的弱点，研究人员对其进行了两方面的改性研究，一方面是改善湿热性能提高其使用温度;另一方面则是提高韧性，进而提高复合材料的损伤容限。
含有环氧树脂所制备的复合材料己经大力应用到机翼、机身等大型主承力构件上。
(3)双马来酞亚胺树脂复合材料:在双马来酞亚胺树脂复合材料中，由于双马来酞亚胺树脂具有流动性和可模塑性，良好的耐高温、耐辐射、耐湿热、吸湿率低和热膨胀系数小等优异性能，所以这种树脂则会广泛运用在绝缘材料、航空航天结构材料、耐磨材料等各个领域中。
(4)聚酰亚胺复合材料:聚酰亚胺复合材料具有高比强度，比模量以及优异的热氧化稳定性。
其在航空发动机上得到了广泛应用，主要可明显减轻发动机重量，提高发动机推重比。
所以在航天航空领域得到了大力的发展和运用。
2热塑性树脂基复合材料热塑性树脂基复合材料:其自身中的基体是热塑性树脂，该类复合材料是由热塑性树脂基体、增强相以及一些助剂组成。
在热塑性复合材料中最典型和最常见的热塑性树脂有聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚酰胺、聚酯树脂、聚碳酸树脂、聚甲醛树脂、聚醚酮类、热塑性聚酰亚胺、聚苯硫醚、聚飒等。
热塑性复合材料的应用研究
优势分析
5、可持续性好：这种材料具有较好的可回收性，能够在生产和使用过程中实 现资源的高效利用，符合绿色发展的要求。
未来展望
未来展望
随着科学技术的不断进步，先进热塑性树脂基复合材料在航天航空领域的应 用前景十分广阔。未来，这种材料将在以下几个方面有更大的发展：
未来展望
1、新一代飞机制造：随着航空工业的发展，新一代飞机对材料的要求更加严 格，先进热塑性树脂基复合材料将在新型飞机设计中得到更广泛的应用，提升飞 机的性能和降低成本。
未来展望
4、智能制造：随着智能制造技术的发展，先进热塑性树脂基复合材料的制造 将更加智能化、自动化，提高生产效率，降低成本，推动产业升级。
未来展望
5、绿色环保：未来，环保和可持续发展成为全球的共识，先进热塑性树脂基 复合材料的可回收性和环保性将得到进一步提升，助力航空航天产业的绿色发展。
结论
结论
应用领域
应用领域
在航天航空领域，先进热塑性树脂基复合材料的应用主要包括以下几个方面： 1、飞机制造：飞机结构中需要大量使用轻质、高强度的材料，先进热塑性树 脂基复合材料成为理想的选择。例如，在机翼、尾翼和机身等部位，这种材料能 够显著降低结构重量，提高飞行效率。
应用领域
2、火箭设计：火箭结构需要承受巨大的推力和热量，先进热塑性树脂基复合 材料能够提供卓越的耐高温性能和承载能力。例如，在火箭发动机和箭体结构中， 这种材料可以显著提高火箭的可靠性和安全性。
应用领域
3、卫星制造：卫星结构需要适应严苛的空间环境，先进热塑性树脂基复合材 料具有优秀的耐候性和抗辐射性能。在卫星壳体、太阳能电池板等关键部位，这 种材料可以提高卫星的稳定性和工作效率。
优势分析
优势分析
复合材料常用热塑性树脂简介
复合材料常用热塑性树脂简介1、聚烯烃聚烯烃树脂是一类发展最快、品种最多、产量最大的热塑性树脂，主要品种有聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯等。
（1）聚氯乙烯聚氯乙烯在工业上是由氯乙烯通过游离基型加聚反应而得。
工业聚氯乙烯树脂主要是非晶态结构。
硬质聚氯乙烯（未添加增塑剂）具有良好的力学性能、耐候性和耐燃性，可以单独用作结构材料。
硬质聚氯乙烯可用增强材料（如玻璃纤维）进行增强，增强后聚氯乙烯强度与刚度可增加数倍，但热扭变温度无显著提高。
聚氯乙烯有较高的化学稳定性。
除了浓硫酸（浓度超过90%）和50%以上的浓硝酸以外，聚氯乙烯耐酸、碱的性能良好，并耐大多数油类、脂肪和醇类的侵蚀，但不耐芳烃类、酮类、酯类的侵蚀。
环己酮、四氢呋喃、二氯乙烷和硝基苯则是它的溶剂。
聚氯乙烯在室温下是稳定的，但温度超过100℃导致释出氯化氢，使聚合物颜色变深，为了改善其热稳定性，在进一步加工过程中都要加入稳定剂。
（2）聚乙烯聚乙烯是聚烯烃树脂中发展最为迅速的一种树脂，制造方法有高压法、中压法、低压法等。
聚乙烯的分子结构简单，具有良好的结晶性，使聚乙烯的溶解性能降低，但提高了聚合物的力学强度和硬度。
低压法聚乙烯软化点在120℃以上，使用温度可达80～100℃，但此时不能承受载荷。
其耐寒性良好，摩擦性能良好，化学稳定性高。
它的吸水性极小，并且有突出的电绝缘性能和良好的耐辐射性。
其缺点是力学强度不高，热变形温度很低，故不能承受较高的载荷。
用玻璃纤维增强聚乙烯可使力学性能和热性能有很大提高，通常用20%～25%的玻璃纤维增强聚乙烯。
（3）聚丙烯聚丙烯的特点是结晶度很高，相对密度小（约为0.90～0.91g/cm2），熔点在170～175℃范围内，分子量一般在15～70万之间，与其它聚烯烃相比，聚丙烯相对分子质量的分布较宽。
聚丙烯的强度和刚性均超过聚乙烯，尤其具有突出的耐弯曲疲劳性能。
缺点是蠕变比聚酰胺和聚氯乙烯要大得多。
聚丙烯耐热性较好，热变形温度为90～105℃。
热塑性复合材料的加工技术现状、应用及发展趋势
热塑性复合材料的加工技术现状、应用及发展趋势摘要：热塑性复合材料（FRT）具有密度低、强度高、加工快、可回收等突出特点，属于高性能、低成本、绿色环保的新型复合材料，已部分替代价格昂贵的工程塑料、热固性复合材料(FRP)以及轻质金属材料（铝镁合金），在飞机、汽车、火车、医疗、体育等方面有广阔应用前景。
本文概述了热塑性复合材料(FRT)的种类、结构和性能特点，并详细介绍了国内外最新加工技术、应用及发展趋势，以及未来面临的障碍和挑战。
复合材料(Composite Material)分为两种主要类型：热固性（聚合物树脂基）复合材料（FRP)和热塑性（聚合物树脂基）复合材料(FRT)，其中，FRT(如GFRT和CFRT, Fiber Weight%:40-85wｔ%)具有密度低（1.1-1.6g/cm3）、强度高、抗冲击好、抗疲劳好、可回收、加工成型快、造价低等突出特点，属于高性能、低成本、绿色环保的新型复合材料。
通过选择原材料(纤维和树脂基体)的种类、配比、加工成型方法、纤维(GF,CF)含量和纤维(单丝和编织物)铺层方式进行多组份、多相态、多尺度的宏观与（亚）微观的复合过程（含物理过程和化学过程）可以制备FRT，并根据要求进行复合材料结构与性能的设计和制造，达到不同物理、化学、机械力学和特殊的功能，最终使各种制品具有设计自由度大、尺寸稳定、翘曲度低、抗疲劳、耐蠕变等显著优点，部分替代价格昂贵的工程塑料、非环保F RP和轻质金属材料（如铝镁合金）。
目前，FRT广泛应用在电子、电器、飞机、汽车、火车、能源、船舶、医疗器械、体育运动器材、建筑、军工等工业产品，近年，更随着全球各国对节能减排、环保、可再生循环使用等要求的不断提高，FRT获得更快速发展，相关新材料、新技术、新设备不断涌现。
基本种类根据制品中的最大纤维保留尺寸大小，FRP(GFRT和CFRT)可分为：(1)非连续纤维增强热塑性复合材料(N-CFT)，包括短切纤维增强工程塑料(SFT，最大纤维保留尺寸0.2-0.6mm)；(2)长纤维增强热塑性复合材料(LFT-G，LFT-D，最大纤维保留尺寸5-20mm)；(3)连续纤维增强热塑性复合材料(Continuous Fiber Reinforced Thermoplastics, CFT，最大纤维保留尺寸>20mm;包括：玻纤毡增强型热塑性复合材料GMT)。
热塑性复合材料
热塑性复合材料热塑性复合材料是一种具有独特性能的材料，由于其可塑性强、加工性能好以及可回收利用等特点，在工业生产中得到广泛应用。
本文将重点介绍热塑性复合材料的特性、组成以及应用领域。
热塑性复合材料是由一种或多种高分子材料与增强材料组合而成。
其中，高分子材料通常是聚合物，如聚乙烯、聚丙烯等。
而增强材料可以是纤维、纱线、布料等，常见的有玻璃纤维、碳纤维等。
热塑性复合材料具有以下几个特点：1. 可塑性强：热塑性复合材料具有良好的可塑性，可根据需要进行形状设计和模具加工。
与传统材料相比，其可塑性更高，能够制作出复杂形状的产品。
2. 加工性能好：由于热塑性复合材料的可塑性强，因此其加工性能也十分出色。
它可以通过常规的塑料加工方法进行成型，如注塑、吹塑、挤出等。
同时，热塑性复合材料也能够通过热压、热转印等加工技术进行制造。
3. 热回收利用：与热固性复合材料不同，热塑性复合材料能够在一定温度下熔化成液态，可进行回收再利用。
这一特点使得热塑性复合材料比热固性复合材料更加环保和可持续。
热塑性复合材料的组成包括基体材料和增强材料。
基体材料是热塑性聚合物，具有良好的可塑性和加工性能。
增强材料主要用于增强复合材料的强度和刚度，常用的纤维增强材料有玻璃纤维、碳纤维等。
热塑性复合材料在各个领域都有广泛应用。
在汽车制造业中，热塑性复合材料被用于车身外壳的制造，以减轻车身重量并提高燃油效率。
在电子行业中，热塑性复合材料被用于制造电子产品外壳，以提高产品的抗冲击性能和耐高温性能。
此外，热塑性复合材料还广泛应用于航空航天、建筑和运动器材等领域。
总之，热塑性复合材料具有独特的特性和广泛的应用领域。
随着科技的不断发展和工业生产的需求，热塑性复合材料必将在未来得到进一步的发展和应用。
(整理)热塑性树脂基复合材料拉挤成型研究及应用进展
热塑性树脂基复合材料拉挤成型研究及应用进展自上世纪8 0 年代中期始，人们对采用拉挤工艺制造连续纤维增强热塑性塑料复合材料（FRTP）产生了极大兴趣。
这是因为采用热塑性复合材料可避免热固性复合材料固有的环境友好性差、加工周期长和难以回收等不足，并且可具有更好的综合性能，如：较强的柔韧性和抗冲击性能、良好的抗破坏能力、损伤容限高、可补塑、可焊接、生物相容性好、可回收、成型时无需固化反应、成型速度快及可以重复利用等特点[1]。
尽管热塑性塑料拉挤成型具有上述优点，但迄今仍未获得普遍的商业应用。
原因在于这种工艺受到以下缺点的制约：如熔体黏度高、成型温度高、基体在室温下呈固态，需要精确控制冷却和熔体冷却时收缩率大，产品质量波动大等。
为了使热塑性材料的拉挤成型应用获得更广泛的应用，重要的任务是开发最合适的加工工艺、降低成本和提高质量。
由于拉挤工艺本身是一种能够经济的连续生产复合材料的典型制造工艺，并且可以实现自动化连续生产及制品的用途广泛，所以该工艺在工业发达国家已受到普遍重视，发展速度很快。
如美国专利（专利号：US5091036）以及Dr.Scott Taylor 对热塑性复合材料的研究成果的发表[ 2 ] ，给热塑性复合材料拉挤成型的工业应用带来突破性的推进。
概括而言，从热固性基体拉挤成型转变到热塑性基体拉挤成型所遇到的关键问题主要包括：基体在室温下呈固态、在熔融温度下流动性差（黏度高）和熔体冷却时收缩率大等特点，目前，实施热塑性树脂基复合材料的拉挤成型典型研究成果及其进展可概括如下。
1 生产工艺方面由于热塑性树脂融体的黏度大，浸渍困难，因而改进研究工作的关键点集中在浸渍技术方面，而不同拉挤工艺的根本区别也就在浸渍方法和浸渍工艺的差异上。
通常，根据浸渍技术可把热塑性复合材料拉挤工艺分为非反应型拉挤工艺和反应拉挤工艺两大类。
从目前应用情况来看，非反应型工艺占主体，应用较为广泛，相对来讲也比较成熟[ 3 ] 。
热塑性复合材料
热塑性复合材料一、热塑性复合材料的现状和发展趋势热塑性复合材料可在熔融状态下可成为无定形状的制品，并可再加热熔融而制成另一种形状的制品，还可重复多次再生使用而其物理机械性能不发生显著的变化。
另外，它可一次性制成形状十分复杂而尺寸十分精密的制品，生产周期仅需数分钟。
由于热塑性塑料经过增强后，性能大为提高，有些机械性能已跨进了金属强度的范围，从而大大扩展了复合材料的使用范围，可以代替金属和木材。
热塑性复合材料抗冲击损伤容限高，冲击后残余压缩强度比热固性复合材料大，并且热塑性复合材料具有好的热压缩强度。
由于热塑性复合材料加工中的高温和高粘度，所使用的模具成本高，而且热塑性树脂高温强度和化学稳定性不如热固性树脂，加上使用经验不足，应用还不十分广泛。
在过去5年里，全球热塑性复合材料（TPC市场需求显著增长，预计未来5年全球TPC出货量将以5.9%的速度增长，2014年TPC市场将达到62亿美元。
全球领先的管理咨询和市场研究机构Lucintel公司对世界TPC市场进行全面分析后，发表了一份题为《2009~2014年全球热塑性复合材料市场的机遇：趋势、展望与机会分析》的研究报告。
按照这项研究，最近5年TPC的热点是LFT即长纤维增强TPC应用。
运输行业成为TPC最大的市场，超过了消费品市场。
为了获得竞争优势，材料供应商已经将技术开发重点放在客户定制解决方案上，秉承以客户需求为导向、以创新为推动的发展战略，从而实现更广泛的市场渗透。
文中还指出，TPC供应商必须理顺价格，改善加工性能、产品性能，提高生产效率以及产品回收率。
二、热塑性复合材料的应用（1）作为金属材料的取代物多年以来，热塑性复合材料正在替代轿车和轻型货车上的金属部件，这不仅仅是为了获得美观的外壳，更主要的是集成起来的组件可以降低重量和成本，并且大大简化了生产线的操作。
具体说来其优点如下：降低成本一用热塑性复合材料制造零件部件，使原先需组合的零件简化成一个整体部件，从而提高生产效率，降低废/次品率，最终降低成本。
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保持形状成为制品
的
成 FRTP成型的基础理论
型
工
树脂基体的成型性能
艺 理
聚合物熔体的流变性
论
成型过程中的物理和化学变化
基
础
课件
第十章 热塑性复合材料
10.2.1 树脂基体的成型性能 粘流状态
1. 可挤压性
树脂通过挤压作用变形时获 得形状和保持形状的能力。
课件
10.2.1
树
注意：树脂只有在粘流状态时才能通过挤压而获得需
基 征各有不同。
体
III
的
II
成形 型变
I
性
温度
能
温度--形变曲线
温度-模量曲线
玻
璃
态
形 变
I
第十章 热塑性复合材料
III II
课件
10.2.1
树
脂
温度
基 体 的 成 型
在区域I，温度低，链段运动被冻结，只有侧基、链节、 链长、键角等的局部运动，因此聚合物在外力作用下的形 变小，具有虎克弹性行为：形变在瞬间完成，当外力除去 后，形变又立即恢复，表现为质硬而脆，这种力学状态与
的 成 型
2) 预浸料模压成型工艺
3) 片状模塑料真空成型工艺 4) 预浸纱缠绕成型工艺
方
5) 拉挤成型工艺
法
主要用途：汽车制造、机电工业、化工防腐、建筑工程等。
10.2 FRTP
第十章 热塑性复合材料
10.2 热塑性复合材料成型工艺理论基础
FRTP的成型过程 使物料变形或流动
充满模具并取得所需形状
第十章 热塑性复合材料
课件
10.1.1
10 热塑性复合材料及其工艺 理论基础
10.1 热塑性复合材料的发展概况
热
塑 10.1.1 热塑性复合材料的分类及特性
性
复 定义
合
材 料
热塑性复合材料(Fiber Reinforced Thermo
的
Plastics, FRTP)是指以热塑性树脂为基体，以各
分
种纤维为增强材料而制成的复合材料。
的
分 类 及
一般说，用连续纤维增强的热塑性复合材料 的力学性能优于短纤维增强的复合材料。
特
性
第十章 热塑性复合材料
课件
10.1.1
热塑性复合材料的特性
(1) 密度小、强度高
热 塑 性
ρ钢 ＝ 7.8 g/cm3, ρ热固性CM ＝ 1.7～2.0 g/cm3
复
ρ热塑性CM ＝ 1.1～1.6 g/cm3
材
热塑性复合材料的耐水性普遍比热固性复合材料好
料
的
分
类
及
特
性
第十章 热塑性复合材料
课件
10.1.1
(5) 电性能
CM的电性能取决于树脂基体和增强材料的性
热 能，其电性能可以根据使用要求进行设计。
塑 性
热塑性CM具有良好的介电性能，优于热固性
复 CM，不受电磁作用，不反射无线电波。
合 材
(6) 加工性能
合 材
(2) 性能可设计性
料 的 分
与热固性复合材料相比，热塑性树脂种 类多，可选择性大，其可设计性好。
类
热塑性复合材料的物理性能、化学性能
及
及力学性能都可以根据使用要求，通过合理
特
的选择材料及工艺来设计。
性
第十章 热塑性复合材料
课件
(3) 耐热性
10.1.1
一般地其耐热性比热固性树脂差。热塑性复合材
树 脂
拉伸在Tg附近，称为冷拉伸
基 体
拉伸在Tg以上，称为热拉伸
的
成
型
性
能Байду номын сангаас
第十章 热塑性复合材料
课件
10.2.1
4. 热塑性聚合物的物理状态与温度关系
玻璃态、高弹态、粘流态
物态的变化受其化学组成，分子结构，所受
应力和环境温度的影响
粘
树
脂
基
玻
体 的
形 变
璃 态
流 态 高弹态
成
型
纺丝
注射 吹塑 挤出 压延 中空吹塑 真空压力成型 热拉伸
及
特
性
第十章 热塑性复合材料
课件
10.1.1
增强材料在复合材料中的形状
热 塑
短纤维增强热 长纤维粒料 塑性复合材料
长0.2～0.7mm，均匀无定向 分布在树脂基体中，纤维含
性 复
短纤维粒料 量30％，力学性能各向同性
合
材 连续纤维增强热 连续纤维毡或布，按铺层方向分布，
料 塑 性 复 合 材 料 属非均质材料
分 类
导热系数：0.3～0.36 w/m.k 与热固性CM相当
及
特
性
第十章 热塑性复合材料
课件
(4) 耐化学腐蚀性
10.1.1
热
CM的耐化学腐蚀性能一般取决于基体材料的特性。
塑 热塑性树脂的耐腐蚀品种较热固性树脂多。耐腐蚀性较
性 好的热塑性树脂有：氟塑料、聚苯硫醚、聚乙烯、聚丙
复 合
烯、聚氯乙稀等。
脂
要的变形。树脂的熔体流动速率与温度、压力有关。
基
体
树脂的可挤压性主要取决于熔体的剪切
的
粘度和拉伸粘度。
成 型
剪切速率↑，熔体粘度↓
性
挤压力↑，熔体流动速率↑
能
第十章 热塑性复合材料
课件
10.2.1
2 可模塑性 树脂在温度和压力作用下，产 生变形充满模具的成型能力。
取决于树脂流变性、热性能和力学性能等
树
脂 基
T↑，流动性↑
体
的
成 P↑，流动性↑
型
性
能
充模能力强， T过高，收缩率↑，易分解
易成型
T过低，粘度↑，成型困难。
易成型
P过高，易溢料和增加制品的内 应力，脱模后变形。
P过低，造成缺料，产生废品。
第十章 热塑性复合材料
课件
10.2.1
3. 可延展性
高弹态聚合物受单向或 双向拉伸时的变形能力
线型聚合物的可延展性取决于分子长链结构和柔顺性
类
及
特
性
第十章 热塑性复合材料
课件
10.1.1
分类
按树脂基体及复合后的性能
热 塑
高性能复合材料 以优良纤维增强高性能热塑性树脂
性
eg：碳纤维、芳纶纤维 聚苯硫醚、聚醚酮
复
合
特点：比强度、比模量高，能
材
在200℃以上的高温下长期使用
料
通用型复合材料 以玻纤及其制品增强一般通用的
的 分
热塑性树脂
类
eg：PP、PE、PVC
冷拉伸
性
能
Tx Tg
温度 Tf (Tm)
Td
热塑性聚合物温度－形变曲线与成型方法的关系
第十章 热塑性复合材料
课件
4. 热塑性聚合物的物理状态与温度关系
聚合物力学三态：玻璃态、高弹态、粘流态
10.2.1
非晶态聚合物典型的温度--形变曲线如下图，存在两个斜
树 脂
率突变区，这两个突变区把热-机械曲线分为三个区域，分别 对应于三种不同的力学状态，三种状态的性能与分子运动特
料 的 分
热塑性CM的工艺性能优于热固性CM，它可 以多次成型，废料可回收利用等。
类
及
特
性
第十章 热塑性复合材料
课件
10.1.2 FRTP的成型方法
10.1.2 FRTP
(1) 短纤维增强FRTP成型方法：
1) 注射成型工艺 2) 挤出成型工艺
(2) 连续纤维及长纤维增强FRTP成型方法
1) 片状模塑料冲压成型工艺
热 料耐热性一般在50~100℃以下。用玻纤增强后的热塑
塑 性塑料的使用温度可大大提高。例如：尼龙6的热变形
性 复 合
温度为50℃左右，增强后可提高到190℃以上，高性能 热塑性复合材料的耐热可达250℃以上。
材 料 的
线膨胀系数比未增强塑料低1/4~1/2，可降低制品 成型过程中的收缩率，使产品的尺寸精度提高。