长纤维增强热塑性复合材料的研究进展
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热塑性复合材料是指由热塑性树脂基体和增强材料（如玻璃纤维、碳纤维等）组成的材料。
它具有良好的机械性能、化学稳定性和耐磨性，广泛应用于航空航天、汽车、电子、建筑等领域。
随着科学技术的发展，热塑性复合材料的加工技术也不断推进，应用范围也在不断扩大。
在热塑性复合材料的加工技术方面，目前主要有预浸法、树脂浸渍法和树脂缠绕法等。
预浸法是将热塑性树脂浸渍到增强材料中，形成预浸料，然后通过压塑和热固化等工艺进行成型。
这种加工技术具有成型周期短、生产效率高、成本低等优点，适用于大批量生产。
但是预浸法的工艺控制要求较高，需要保持一定的工艺温度和压力，以确保产品的质量。
树脂浸渍法是将增强材料浸渍到热塑性树脂中，形成蜂巢结构后加热熔融，然后采用压塑成型。
这种加工技术具有成型性能好、质量稳定等优点，适用于复杂产品的生产。
但是树脂浸渍法需要较长的热固化时间，加工周期较长。
树脂缠绕法是将热塑性树脂涂覆在纤维上，通过控制缠绕角度和缠绕层数，形成复杂的形状。
这种加工技术具有成型灵活、节约材料等优点，适用于空间限制较大的产品。
但是树脂缠绕法需要掌握一定的工艺技巧，以确保产品质量。
热塑性复合材料的加工技术在航空航天、汽车等行业得到了广泛的应用。
在航空航天领域，热塑性复合材料可以用于制造机翼、机身等零部件，以提高飞机的载重能力和燃油效率。
在汽车行业，热塑性复合材料可以用于制造车身、底盘等部件，以提高汽车的安全性和节能性能。
随着科学技术的不断进步，热塑性复合材料的加工技术也在不断发展。
一方面，加工工艺越来越精细化和自动化，提高了生产效率和产品质量。
另一方面，新型材料的研发和应用也为热塑性复合材料的加工技术带来了新的发展方向。
例如，纳米级增强材料的应用可以改善热塑性复合材料的力学性能和耐热性能；3D打印技术的应用可以实现复杂形状的制造，提高产品的适应性和精度。
综上所述，热塑性复合材料的加工技术在应用和发展方向上都取得了很大的进展。
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。
纤维增强复合材料的热膨胀性能研究
纤维增强复合材料的热膨胀性能研究随着科技的不断进步和应用的广泛推广，纤维增强复合材料作为一种重要的新材料，已经在航空、汽车、建筑等领域中得到广泛应用。
然而，在实际工程中，纤维增强复合材料的热膨胀性能问题是一个备受关注的课题。
本文旨在对纤维增强复合材料的热膨胀性能进行深入研究和分析。
一、纤维增强复合材料的定义和特点纤维增强复合材料是由纤维素纤维和基质材料组成的复合材料，具有重量轻、强度高、抗腐蚀等优点。
纤维增强复合材料的组分和结构对其热膨胀性能有着重要影响。
二、纤维增强复合材料的热膨胀机理纤维增强复合材料的热膨胀机理是由于其复合材料中纤维和基质材料具有不同的热膨胀系数，热膨胀系数不同导致了纤维增强复合材料的膨胀行为与单一材料有所不同。
研究纤维增强复合材料的热膨胀机理对于合理应用和改善纤维增强复合材料的性能具有重要意义。
三、纤维增强复合材料热膨胀性能测试方法为了研究纤维增强复合材料的热膨胀性能，科学家们发展了多种测试方法，如热膨胀系数测量、热膨胀曲线测定等。
四、纤维增强复合材料热膨胀性能的影响因素纤维增强复合材料的热膨胀性能受到多种因素的影响，例如纤维和基质材料的物理性质、纤维含量、复合工艺等。
五、纤维增强复合材料的热膨胀性能的应用及改进纤维增强复合材料的热膨胀性能对于其在实际工程中的应用具有重要意义，如飞机结构、车身结构等。
提高纤维增强复合材料的热膨胀性能，可以通过改变复合材料的组分比例、改进纤维增强复合材料的制备工艺等方法进行。
六、纤维增强复合材料热膨胀性能的发展趋势随着科技的不断进步，纤维增强复合材料的热膨胀性能研究也在不断深入，研究者们提出了许多新的理论和实验方法，为纤维增强复合材料的应用和改进提供了重要的理论依据和实验参考。
七、结论综上所述，纤维增强复合材料的热膨胀性能是一个复杂的研究课题，对于提高纤维增强复合材料的应用性能具有重要影响。
通过不断深入的研究和应用，相信纤维增强复合材料的热膨胀性能将得到进一步的提高和改进，为实际工程应用提供更好的技术支持。
纤维增强复合材料的力学性能研究
纤维增强复合材料的力学性能研究纤维增强复合材料（Fiber-reinforced composites）是一种结构材料，由强度较高的纤维增强剂和基体树脂组成。
它们具有轻质、高强度、高刚度等优点，因此在航空航天、汽车、建筑等领域得到广泛应用。
FRC的力学性能一直是研究的热点之一。
最重要的性能之一是强度。
纤维增强剂的高强度可以提高材料的整体强度。
常用的纤维增强剂有碳纤维、玻璃纤维和芳纶纤维。
这些纤维具有高强度和高模量，因此可以显著提高材料的抗拉强度和弯曲强度。
此外，纤维增强材料还具有优异的疲劳性能。
纤维增强剂能够有效阻止裂纹的扩展，从而提高了材料的疲劳寿命。
它们在应力施加后能够更好地分散和传递应力，使得材料在循环荷载下具有更好的抗裂纹性能。
值得注意的是，强度和刚度不是唯一的衡量FRC力学性能的指标。
其他常用指标包括冲击性能、抗压性能等。
在实际工程应用中，这些指标往往与结构的安全性和可靠性密切相关。
材料的强度和刚度可以减小结构的重量，并提高其负荷承载能力。
同时，良好的冲击性能可以提高结构的耐用性和抗震性能。
研究FRC的力学性能需要综合考虑材料的组成、结构和制备工艺等诸多因素。
例如，纤维的取向和密度、基体树脂的粘结强度和硬度等都会对材料的性能产生重要影响。
因此，研究人员需要通过实验和数值模拟等手段，全面评估和分析材料的力学性能。
此外，为了更好地了解FRC的性能，还需要针对不同应力状态下的响应进行研究。
例如，在不同温度和湿度条件下，FRC的力学性能可能会发生变化。
因此，对于不同工程应用，要充分考虑材料的使用环境和工作条件，以确保其力学性能和可靠性。
近年来，随着技术的进步和需求的增加，人们对FRC的研究越来越深入。
新型纤维增强剂的开发、制备工艺的改进以及力学性能预测模型的建立都成为研究的热点。
未来，FRC的力学性能研究将更加注重多尺度、多功能和多场耦合效应等方面的综合研究，以满足不同工程领域对材料性能的要求。
长玻纤增强复合材料老化研究进展及防老化研究
随着 国 民经 济 的快速 发展 ，高性 能 、低成 本热 塑
性 树脂 基 复合材 料得 到 了广泛 应用 。通过 向热 塑性 树 脂 中添加增 强纤 维 ，同时对树脂 进行 改性 等技 术来 制 备 纤维 增强 热 塑性树 脂基 复合 材料是 新材 料发 展 的一 条行 之有效 的捷 径 。长纤 维 比短纤 维增 强热 塑性 复合 材料 具有更 好 的机械 性 能和耐 温性 能 ，能更好 地发 挥 增强 剂 的增 强效 果 。 目前 ，国 内对 短纤 维增 强复 合材
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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
赵新涛;姜宁;王明道;李骏腾;李迪;谭洪生
【期刊名称】《材料导报》
【年(卷),期】2024(38)1
【摘要】拉挤成型作为一种连续生产固定截面的热塑性复合材料成型工艺,具有原材料利用率高、生产效率高、废品率低、产品复制性强、可设计等优点,已在轻量化汽车、建筑建材、风电叶片等领域内广泛应用。
热塑性树脂基体存在室温下呈固态、熔融状态下流动性差的问题,导致纤维浸渍困难,成为此类成型工艺发展的瓶颈,因此改进拉挤成型工艺的关键集中在纤维浸渍技术上。
本文综述了纤维增强热塑性复合材料拉挤成型工艺的研究进展,并根据浸渍方式的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,介绍了每种成型工艺的浸渍特点、制备流程以及工艺优化方案,阐述了拉挤成型工艺中不同的纤维浸渍方式对制件质量的影响规律,最后对拉挤成型工艺现存的问题进行了讨论,展望了未来纤维增强热塑性复合材料拉挤成型工艺的发展趋势,为今后拉挤成型工艺的深入研究和开拓创新提供参考。
【总页数】9页(P220-228)
【作者】赵新涛;姜宁;王明道;李骏腾;李迪;谭洪生
【作者单位】山东理工大学交通与车辆工程学院;山东理工大学机械工程学院;山东理工大学材料科学与工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TB332
【相关文献】
1.连续纤维增强热塑性树脂基复合材料拉挤工艺研究与应用现状
2.拉挤工艺成型连续纤维增强热塑性FRP的性能研究
3.拉挤工艺成型连续纤维增强热塑性FRP的性能与应用研究
4.碳纤维增强热塑性复合材料成型工艺研究进展
5.碳纤维增强热塑性复合材料成型工艺的研究进展
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纤维增强复合材料在建筑结构中的应用研究
纤维增强复合材料在建筑结构中的应用研究纤维增强复合材料（Fiber Reinforced Polymer，简称FRP）是目前在建筑结构中广泛应用的一种新型材料。
相较于传统的建筑材料，如钢筋混凝土，FRP具有更高的强度、更轻的重量和更长的寿命，因此备受建筑界的关注和青睐。
本文将探讨纤维增强复合材料在建筑结构中的应用研究，并对其优点和挑战进行分析。
一、FRP在建筑结构中的应用1.桥梁结构：FRP在桥梁结构中的应用已经成为建筑领域的前沿研究方向。
传统的钢筋混凝土桥梁虽然具有较高的强度和刚度，但存在着腐蚀和老化的问题。
而采用FRP材料可以有效地解决这些问题，提高桥梁的耐久性和维修性。
同时，由于FRP具有较轻的重量和较高的刚度，可以减小桥梁的自重，提高整个结构的承载能力。
2.楼梯和脚手架：在建筑施工中，楼梯和脚手架是必要的构造。
传统的木质和金属结构往往存在着腐蚀、劣化和变形等问题。
而使用FRP材料制作楼梯和脚手架可以避免这些问题，同时减轻了施工的负担。
此外，FRP材料还具有防滑的特性，能够提高人员的安全性。
3.墙体材料：FRP还可以用作墙体材料，提供更好的隔热和隔音性能。
传统的砖墙和混凝土墙往往导热性能较差，隔音效果也不佳。
而使用FRP材料可以提高墙体的综合性能，降低能耗，提高居住舒适度。
二、FRP的优点1.轻质高强：FRP材料具有较低的密度和较高的强度，相较于传统的建筑材料如钢筋混凝土，重量更轻但强度更高。
这使得在使用FRP建造建筑结构时，可以减小结构自重，提高整体的承载能力。
2.耐久性强：FRP材料具有优秀的抗腐蚀性能，不会受到氧气、水分、酸碱等外界物质的侵蚀。
相比之下，传统的建筑材料如钢筋混凝土容易受到腐蚀和劣化，导致结构损坏。
3.施工方便：FRP材料可以在工厂中进行预制，然后在施工现场进行组装。
相较于传统的现浇混凝土结构，FRP结构的施工速度更快，减少了对现场施工的依赖性，降低了施工成本。
三、FRP的挑战与展望1.高成本：由于FRP材料的生产和加工技术相对成熟，其生产成本相对较高。
长纤维增强热塑性复合材料技术与设备的研究
８ ３
长 纤 维 增 强 热 塑 性 复 合 材 料 技 术 与 设 备 的研 究
贾明印 薛 平 于 建 丁 筠
００ ９； ２ 清华大学高分子研究所 ， ． 北京 （． １北京化工大学塑料机械及塑料工程研究所 ， 北京 １０ ２ １０ ８ ） ００ ４
（） １ 结构设计不理想
熔 融 浸 渍 挤 拉 模 具 结 构 多 为 波 浪 型结 构 或 轮 系型 结 构 ，
其核心技术为 国内外几家大型公司垄断 ， 保密级别很高 。调 研结果表 明， 当前浸 渍挤 拉技 术 的浸渍 和分散 效果 还不 理 想， 单靠波 浪型或轮系型结构很难实现单丝级的分散 和 良好
的浸渍效果 。
料功能化的重要技术之一 ， 已引起国内外科研单位 与工业界 的广泛关注 ， 并争先研究开发 ， 已形成 了一 系列 的技术 ， 现 主 要有长纤维增 强热塑性复合 材料造粒 技术 （ Ｇ—Ｌ ） 长纤 ｎ’、 维增强在线 配混并 直接挤 出成型技术 （ Ｅ—Ｌ ） 长纤 维增 订 、
接 注射 成 型技 术 。
关键词
长 纤 维增 强
热塑性塑料
复 合 材 料
纤维增强复合材料 作为结构 型复合材 料 ， 具有质 量轻 、 强度高 、 耐腐蚀 、 隔热吸音 、 设计和成型 自由度大等优点 而被 广泛用于航空航天 、 舶 、 船 车辆制造 、 建筑 工程 、 化学 工程及 体育等领域。纤维增强复合材料一般是由强度高、 模量 大的 增强纤维与有韧性 、 模量小 的树脂基体组成 。其 中纤维 只有 达到一定长度后 ， 才能 起到增 强作用 ， 而传统 的纤维增 强 复
的纤维 ， 其模量 、 冲击强度 、 耐热性 、 耐蠕 变性 能及成 型收缩 率均 明显优于短纤维增强的热塑性 复合 材料 。 因此 ， 研究连续 ｕ叩对 促进 复 合材料 的发 展 和拓 展纤 维增强复合材料 在工 业上 的应 用具有 重要 的研 究意义 和工
连续纤维增强热塑性树脂基复合材料自动铺放技术研究进展
酮预浸带的商品名 [18]。AS4/APC–2 被 广 泛 使 用，而 其 他 APC–2 版 本 的 研 究 较 少，如 IM6/APC–2[30–31] 和 IM7/APC–2[32–33]，这 些 带 / 丝 束 的 宽 度 较 窄，为 6.35mm。 此 外，由 TenCate 公 司 制 备 的 AS4/PEEK 带 也得到了应用 。 [34] 目前，有关自动 铺放的大量工作涉及碳纤维 / 聚醚 醚酮预浸带。
目光转向了自动化技术，例如自动 还能对丝束进行切割，以适应制造边
铺 带（Automated tape laying, ATL） 界的变化，能够保证复杂结构的加工 技 术 和 自 动 铺 丝（Automated fiber 要求 。 [9–11] 由此 AFP 机器可生产不
placement, AFP）技术。
材料体系 研究内容
主要结论
热气体温度对热塑性复合材料的热场和热流密度有重要影 响，此外，较小的热气体温度有利于获得均匀的热场；热 梯度随着热压温度的升高而增大，影响热塑性复合材料的 最终力学性能
模拟计算
建立了在自动铺放过程中加热模具和热塑性预浸料带的非 平稳过程，模具的温度会影响预浸料的温度，从而影响基
为满足航空航天、军工产业对先 进结构材料日益增长的需要，连续纤 维增强热塑性树脂基复合材料得到 了研究者和工业界的广泛关注。其 优势包括 ： [23–26]
（1）刚而韧的线性高分子链赋予 其优异的抗冲击性能和抗损伤性能。
（2）使用温度区间从 -40℃到熔 点以下 50℃左右。
（3）复 合 材 料 制 备 过 程 仅 发 生 物理反应，成型周期短。
工艺优化
对碳纤维复合材料的光学特性、层间接触热阻、LATP 过程 中的光学模型和温度场模型进行研究
纤维增强复合材料及其结构研究进展
1、应力-应变关系：通过实验和模拟方法，研究者们研究了纤维增强复合材 料的应力-应变曲线和本构关系。研究发现，纤维增强复合材料的应力-应变关系 具有非线性、各向异性和屈服后强化等特征。
2、疲劳特性：由于纤维增强复合材料在复杂载荷条件下的疲劳行为较为复 杂，因此研究者们通过不同方法研究了材料的疲劳特性。研究发现，材料的疲劳 寿命受载荷类型、纤维类型和基体类型等因素影响，通过优化设计和制备工艺可 以显著提高材料的疲劳寿命。
引言
纤维增强金属基复合材料是由金属基体和增强纤维组成的复合材料。由于具 有高强度、高刚度和耐高温等优点，因此在航空航天、汽车、能源等领域得到了 广泛的应用。本次演示将介绍纤维增强金属基复合材料的研究进展，旨在为相关 领域的研究提供参考和借鉴。
研究现状
随着纤维增强金属基复合材料的广泛应用，研究者们不断探索新的制备方法 和技术，以获得具有优异性能的材料。目前，纤维增强金属基复合材料的制备方 法主要包括：溶胶-凝胶法、粉末冶金法、液相浸渍法、气相沉积法等。此外， 研究者们还致力于研究新型的增强纤维，如碳化硅纤维、氮化硅纤维、氧化铝纤 维等。
引言
混凝土结构是现代工程中不可或缺的一部分，其加固直接影响到工程的安全 性和耐久性。传统的混凝土结构加固方法主要有增大截面、粘贴钢板、置换混凝 土等，但这些方法往往需要耗费大量的人力和物力，且对结构外观和功能产生一 定的影响。因此，寻求一种更有效的加固方法成为研究的热点。纤维增强复合材 料（FRP）
玄武岩纤维增强复合材料的物理和化学性质与原材料的组成和制备工艺密切 相关。一般情况下，玄武岩纤维增强复合材料的密度较低，强度和韧性较高，耐 腐蚀性优异。此外，该材料还具有良好的电磁屏蔽性能和抗老化性能，可在复杂 环境下长期保持稳定性能。
纤维增强热固性复合材料构件的固化变形研究进展
（ １ ． 中航工业成都 飞机工业 （ 集 团） 有 限责 任公 司 ， 成都 ６ １ ０ ０ ９ ２ ） （ ２ ． 南京航 空航 天大学 ， 南京 ２ １ １ １ ０ ０ ）
摘
要
热 固性复合材料 的固化是一个 热性能 、 化学性 能和力 学性 能 同时 发生 变化 的复杂过程 ， 也 是 固化 变形 和
１ 引 言
复合 材料 以其 比强 度 、 比模 量 高 ， 抗腐蚀 、 耐 疲 劳、 可设计 性 好等 一系 列优 点 ， 在航 空航 天领域 得 到 广 泛应用 ， 已成 为航空 航天 主要 结构 材料 之一 ， 其 应 用 部位 已 由非承 力部 件及 次承 力部 件发 展 到ｖ ａ ｉ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｏ ｎ ｔ ｈ ｅ ｔ ｈ ｅ ｍａ ｒ ｌ ， ｃ ｈ ｅ ｍｉ ｃ ｌ ａ ａ ｎ ｄ ｍｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｃ ｌ ａ ｐ ｏｐ ｒ ｅ ｒ ｔ ｉ ｅ ｓ ． ｈｅ Ｔ ｍ ａ ｊ ｏ ｒ ｆ ａ ｃ ｔ ｏ ｒ ｓ ｗ ｈ ｉ ｃ ｈ ａ ｆ ｅ ｃ ｔ ｓ ｈ ａ ｐ ｅ ｄ ｅ ｆ ｏ ｍａ ｒ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ
长纤维增强热塑性复合材料的研究进展
76科技资讯 SC I EN C E & TE C HN O LO G Y I NF O R MA T IO N工 业 技 术纤维增强聚合物复合材料的强度、刚度和尺寸稳定性等均优于未增强的聚合物基体材料。
近年来,以玻璃纤维(GF)、碳纤维(CF)和芳纶纤维为增强材料的长纤维增强热塑性复合材料已应用于汽车、航空航天、电子电气、机械等领域。
其强度高、密度小、价格低、易于回收利用,被认为是可替代钢材而使汽车轻量化的理想材料,加快了高性能塑料替代金属材料的步伐[1]。
当今,随着汽车数量持续增加,降低汽车油耗、减少尾气排放、保护大气环境已成为全球最为关注的问题。
汽车轻量化设计可以降低油耗,而采用高性能的汽车轻量化材料制作汽车零部件可作为最有效的手段之一。
另外,航天航空等对先进、高性能材料的需求的也日益增加。
因此,长纤维增强热塑性复合材料研究开发引起了复合材料界的高度重视,并且近年来已成为一类迅速发展的高性能复合材料。
目前,长纤维增强热塑性复合材料在工业发达国家(美国、法国、日本等)发展和应用较快,并走在世界的前列。
我国长纤维增强热塑性复合材料的研制工作起步较晚,长纤维增强热塑性复合材料在国内汽车零配部件上的开发、设计与应用也只有少量制品,总体上还处于刚起步阶段。
1 长纤维增强热塑性复合材料的特点与传统的短纤维增强粒料相比,长纤维增强热塑性复合材料在结构上有着显著不同:长纤维粒料中,纤维在树脂基体中沿轴向平行排列和分散,纤维长度等于粒料长度,且被树脂充分浸渍;而在短纤维粒料内,纤维无序地分散于基体当中,其长度远小于粒料的长度且不均匀。
短纤维与长纤维粒料结构上的不同主要取决于制备工艺的不同:后者在制备过程中纤维一直处于连续状态,经切粒后得到固定的长度;而前者在制备之前要先进行粉碎,然后再与树脂基体通过螺杆挤出机挤出后造粒制得,或者是连续纤维与树脂基体经螺杆挤出机共同挤出后造粒制得。
可见,短纤维粒料的在制备过程中都要经过螺杆挤出机的挤出工序,而在这个过程中因为受到螺杆和熔体的剪切力作用,大部分纤维被严重损坏,纤维长度大大减小。
纤维增强复合材料的力学性能研究
纤维增强复合材料的力学性能研究在当今的材料科学领域，纤维增强复合材料正逐渐崭露头角，凭借其卓越的力学性能，在众多领域得到了广泛的应用。
从航空航天到汽车制造，从体育用品到建筑结构，纤维增强复合材料的身影无处不在。
为了更好地理解和利用这种材料，对其力学性能的深入研究显得至关重要。
纤维增强复合材料通常由纤维和基体两部分组成。
纤维提供了高强度和高刚度，常见的纤维包括碳纤维、玻璃纤维和芳纶纤维等。
基体则将纤维粘结在一起，传递载荷，并保护纤维免受环境的影响，常见的基体有环氧树脂、聚酯树脂等。
这种独特的组合赋予了复合材料优异的性能。
首先，让我们来探讨一下纤维增强复合材料的拉伸性能。
在拉伸试验中，材料所表现出的强度和模量是重要的力学指标。
由于纤维的高强度特性，复合材料在拉伸时往往能够承受较大的载荷。
然而，其拉伸性能并非简单地取决于纤维和基体的性能叠加。
纤维与基体之间的界面结合强度对拉伸性能有着显著的影响。
如果界面结合不良，在拉伸过程中容易出现纤维与基体的脱粘，从而降低材料的整体强度。
复合材料的压缩性能也是一个值得关注的方面。
与拉伸情况不同，在压缩时，纤维可能会发生屈曲或失稳，从而影响材料的抗压能力。
此外，基体的性能在压缩过程中也起着重要的作用。
如果基体的抗压强度较低，可能会导致复合材料在较低的压力下就发生破坏。
弯曲性能是衡量纤维增强复合材料力学性能的另一个重要指标。
在弯曲试验中，材料承受弯曲载荷，其弯曲强度和模量反映了材料抵抗弯曲变形的能力。
纤维的取向和分布对弯曲性能有着重要的影响。
通常，纤维沿受力方向定向排列的复合材料具有更好的弯曲性能。
除了上述基本的力学性能外，纤维增强复合材料的疲劳性能也不容忽视。
在实际应用中，材料往往会受到循环载荷的作用。
与传统金属材料相比，复合材料的疲劳性能具有一定的特殊性。
由于纤维和基体的性能差异以及界面的存在，复合材料的疲劳裂纹扩展机制较为复杂。
疲劳寿命不仅取决于材料的固有性能，还受到加载条件、环境因素等的影响。
热塑性复合片材的应用技术_汽车零部件开发及最新进展_戴干策
合作，于２００４年建成了我国第一套ＧＭＴ工业装置。
华东理工大学开发的部分ＧＭＴ制品见图３。
热塑性复合片材汽车零部件开发由于热塑性复合材料本身为非均一的多相材料，所以其各项物理性能与传统的金属材料相比，具有鲜明的差异，因此对于各个具体的汽车零部件，均需要进行必要的制品设计，然后选择合适的成型工艺，才能得到合格的产品。
１．制品设计制品设计是指根据零部件功能需求，通过结构与受力分析，进行制品相关材料选择及结构设计，尤需关注制品使用环境与材料选择以及制品形状设计方面。
具体考虑的因素包括：制品的功能需求，材料的力学性能，制品表面质量，使用环境的温度、湿度等。
对于热塑性复合片材，通常纤维决定结构力学性能，树脂决定结构物理性能，例如拉伸、弯曲、冲击等力学性能；能、热性能（含阻燃）等物理性能以及耐酸、碱、溶剂，吸水，耐候、紫外、等化学性能。
需要注意的是复合材料与金属、塑料某些不同性质，复合材料是一种非均一的多相材料，设计前需要材料性能的实际检验。
产品设计则主要考察：制度、加强筋、圆弧过度、收缩等。
这些参数，有一般的设计通则，制品最好为均匀厚度，变壁厚时最大过渡１：３；加强筋易产生凹痕，需选择适当位置、形状及其尺寸，改进模具设计和成型工艺，可以缓解或消除。
这些通则必须结合实际的制品综合考虑。
此外还要进行必要的模具设计，如脱模角度，温度控制以及排气孔等。
２．模压成型坯料设计是热塑性片材模压成型的核心技术之一，具体反映了研究者对制品结构特征及充模机理的理解，坯料设计的不同，能够引起充模过程中片材流动机理的改变。
合适的坯料设计需要考虑的因素包括：制品的外图４ ＬＦＴ在汽车中的主要应用图５ ＬＦＴ在汽车中的应用实例——发动机防护罩国际专利，具有完全自主知识产权。
用此方法，已经能够在中试线上生产轻质片材，并开发出多种规格。
可以预这是一种极具潜力的生产技术。
目前车顶衬里（ｈｅａｄｌｉｎｅｒ）仍然是其最典型的应用，其首例工业化应用即为１９９９年的Ａｚｄｅｌ Ｓｕｐｅｒｌｉｔｅ片材用作尼桑Ｘｔｅｒｒａ和ＣｒｅｗＣａｂ汽车车顶衬里。
(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 ] 。
长纤维增强热塑性复合材料介绍
长纤维增强热塑性复合材料介绍长纤维增强热塑性复合材料为了满足汽车工业发展的种种要求，与传统金属材料的使用相比，越来越多的非金属材料被广泛地使用到汽车的生产当中，包括工程塑料，橡胶，热固性、热塑性玻璃钢材料等。
而由于工程塑料和热塑性玻璃钢材料所具备的可回收性和很高的力学性能，这些材料越来越多的被设计和应用到汽车工业中，目前国际上已把汽车对工程塑料的用量，作为衡量一个国家汽车工业水平的重要标志之一。
在汽车机械强度要求高的领域，短纤维增强热塑性复合材料，如短纤维增强PA、ABS等，已经得到很多的应用，但随着对部件强度及生产加工工艺性要求的提高，长纤纤维强热塑性复合材料（LFT）愈加广泛地被使用到汽车工业中。
所谓长纤维增强热塑性复合材料（LFT），就是通过利用不同的方法如电缆包覆、在线挤出等方法，和PP、PA、PET等树脂复合，用长纤维代替原来的短纤维，得到复合材料粒料或板材，再通过注射或模压工艺，或者在线混合后直接采用注射或模压成型，生产出机械性能更高的汽车结构件，像前端模块、保险杠、仪表盘、备用轮胎衬板等。
LFT与短纤维增强复合材料的主要区别，也就是优点在于采用LFT制备的产品中纤维长度很长，一般为2-3mm，甚至可以达到10mm以上，则与短纤维增强复合材料制备的产品的0.5mm 左右的纤维长度有了显著的提高。
以电缆包覆生产料粒，然后进行注射或模压加工的，称LFT-G，而以在线混合挤出成为板材半成品，然后模压成型的，称为LFT-S，以在线混合挤出，然后直接注射或模压成型的，称为LFT-D。
1. LFT与金属比较和金属材料相比，LFT材料有非常低的密度和非常高的比强度，制品加工方法较灵活，材料回收率高，相对材料的成本较低，部件的功能性和整体性很高，LFT的部件加工设备如挤出机、注射机或压机、打孔安装设备、模具，相比昂贵的金属冲击设备和模具来说，其成本是很低的，尤其是在生产批量不大的车型时，LFT更体现出优异的经济性。
试述纤维增强树脂基复合材料制造技术研究进展
试述纤维增强树脂基复合材料制造技术研究进展摘要：FRP（纤维增强树脂基复合材料）以自身优异的力学性能，备受现代结构工程领域欢迎，已经建筑领域、军工领域以及航空领域发展的关键性材料。
随着制造技术的发展，FRP材料的应用更加广泛。
文章围绕模压成型、拉挤成型以及增材制造等FRP材料制造技术，分析了制造技术的工艺流程与特点，并对FRP材料铸造技术的未来发展趋势进行了展望，旨在为相关人员在此方面的研究提供一定参考。
关键词：纤维增强树脂基；复合材料；制造技术FRP材料主要采用纤维材料和基体材料根据特殊比例混合而制造成的高性能材料，具有质轻而硬，不导电，机械强度高，回收利用少，耐腐蚀等优势，在很多高技术领域都发挥了良好的作用。
FRP材料为设计制造一体化成型，适合大面积整体制造，涉及大量的成型工艺，本文将以模压成型、热压罐成型与拉挤成型等成型工艺来分析FRP材料制造技术的研究进展。
1模压成型制造技术模压成型（又称压制成型或压缩塑膜），先把FRP材料的预浸透料根据特定的形式放到满足成型温度的塑型模具中，然后加热模具中的材料，使其熔融，根据标准值下的额压力实现压制，最后将压制好的模型冷却脱模。
模压成型工艺一般可以分为两类，一为固态类，属于干法成型；二为动态类，属于湿法成型。
关于模压成型工艺的研究，以FRP材料螺旋桨整体模压为例，这种模压成型工艺攻克了分体成型过程中遇到的装配误差与粘接强度不足的研究困境，在汽车衣帽架主体设计上体现出了良好的应用效果[1]。
根据汽车衣帽架主体结构特性来设置，结合与汽车内饰件相适应的模压成型模工艺流程与操作方式实现轻量化设计，可以进一步保证模具整体所具有的强度以及刚度。
业界有研究人员利用FEM软件，模拟了模压成型中的长纤维增强预浸料的各项数值，预测了流动分析过程中预计要填充的时间以及纤维的整体分布趋势，分析了热残余应力与纤维去向所导致的变形程度，由此发现模拟的结果与试验结果高度吻合。
后续的研究人员在此基础上利用FEA技术分析了运动机械的CFRP材料，为满足FRP产品的完整性设计给予了良好的支撑。
长纤维增强热塑复合材料的性能研究的开题报告
长纤维增强热塑复合材料的性能研究的开题报告一、研究背景及意义随着我国工业化进程的加速和人们对高性能、轻质、高强度材料需求的不断增加，热塑复合材料已成为一种重要的发展方向。
其中，长纤维增强热塑复合材料在结构件制造领域具有较高的应用前景。
长纤维增强材料相对于短纤维增强材料，具有更高的强度和刚度，并且在复合过程中容易实现定向分布，从而提高结构件的强度、刚度、阻尼等综合性能。
当前，我国的长纤维增强热塑复合材料研究还处于起步阶段，而且困扰着研究者的问题颇多，如：增强相与基体相的适配性不足、复合过程中的流态调控问题、长纤维分布不均匀等，这些都导致成品的性能无法实现理论上的最大化。
因此，通过对长纤维增强热塑复合材料的性能与过程研究，解决其制备过程中存在的问题，提高成品的力学性能和综合使用性能，对推动我国高性能复合材料产业的发展具有积极的意义。
二、主要研究内容1. 分析长纤维增强热塑复合材料的主要研究问题及热塑复合材料的性能指标。
2. 实验制备长纤维增强热塑复合材料，探究不同增强相的适应性问题，并验证复合材料的力学性能。
3. 研究长纤维增强热塑复合材料的流态调控问题，实现长纤维均匀分布，并探究不同的增强相比例对力学性能影响的规律。
4. 分析长纤维增强热塑复合材料在使用过程中的性能变化，包括水分吸收、磨损性能等，并提出优化建议。
三、研究方法及预期结果本研究将采用多种方法，包括文献调研、实验制备、力学性能测试、加工流态调控等，得出预期结果，包括：1. 实验制备出长纤维增强热塑复合材料，并验证试样的力学性能，包括强度、刚度和韧度等指标。
2. 探究不同比例增强相的适应性问题，验证增强相的选择对于工件性能的影响规律。
3. 实现长纤维的均匀分布，并探究不同增强相比例对复合材料力学性能的影响，为实际应用提供理论指导。
4. 分析长纤维增强热塑复合材料在使用过程中的性能变化，包括水分吸收、磨损性能等，并提出优化建议。
预计经过本研究，可以得到符合实际应用的长纤维增强热塑复合材料，提高材料的力学性能和综合使用性能，并为企业产品的开发提供理论指导。
纤维增强复合材料的冲击性能研究
纤维增强复合材料的冲击性能研究随着科技的不断发展和进步，纤维增强复合材料在众多领域的应用越来越广泛。
在工程结构、汽车工业、航空航天等领域，纤维增强复合材料以其轻质高强的特性成为首选材料。
然而，在实际应用过程中，纤维增强复合材料往往需要经受各种冲击载荷的作用，这就对其冲击性能提出了更高的要求。
本文旨在探讨纤维增强复合材料的冲击性能研究。
一、纤维增强复合材料及其构成纤维增强复合材料由基体和增强纤维组成。
增强纤维一般采用玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维等，通过与胶粘剂相结合形成增强体。
基体可以是金属、塑料等，其作用是固结增强纤维并承受外界载荷。
二、冲击载荷对纤维增强复合材料的影响冲击载荷作用下的纤维增强复合材料会发生瞬态应力和变形，这对材料的性能和安全性提出了考验。
冲击载荷可导致纤维剪切、断裂、质量损失等不同类型的损伤，进而影响材料的力学性能。
三、冲击性能评价指标冲击性能评价主要包括冲击强度、冲击韧性和冲击破坏模式等指标。
冲击强度是指材料在冲击载荷下瞬时断裂的能力，通常用冲击强度值来表示；冲击韧性是指材料在冲击载荷下能够吸收和耗散能量的能力，常用冲击韧性指数来表示；冲击破坏模式是指材料在冲击载荷下发生的不同类型的破坏，如剪切断裂、拉伸断裂、疲劳断裂等。
四、冲击性能研究方法针对纤维增强复合材料的冲击性能研究，可以采用实验方法和数值模拟方法两种途径。
实验方法主要通过设计合理的冲击实验装置和试样，测量冲击载荷下材料的应变应力响应，从而获得材料的冲击性能指标；数值模拟方法则通过建立材料的物理力学模型，并运用有限元分析等方法进行计算，评估材料的冲击响应。
五、纤维增强复合材料冲击性能的研究进展目前，关于纤维增强复合材料冲击性能的研究已经取得了一系列的成果。
研究者们通过不同的实验方法和模拟分析手段，探索了纤维增强复合材料在不同冲击载荷下的性能表现，并提出了一些优化措施和设计方法，以提高纤维增强复合材料的冲击性能。
六、纤维增强复合材料的应用前景纤维增强复合材料具有优异的力学性能和轻质高强特性，其应用前景极为广阔。
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长纤维增强热塑性复合材料的研究进展摘要：综述了长纤维增强热塑性复合材料的研究进展，详细介绍了长纤维增强热塑性复合材料性能的影响因素，包括纤维含量、纤维长度、界面状态以及注塑过程中纤维的取向等，最后对长纤维增强热塑性复合材料的发展做出了展望。
关键词：长纤维热塑性复合材料
中图分类号：tq32 文献标识码：a 文章编号：1672-3791（2012）11（a）-0076-01
纤维增强聚合物复合材料的强度、刚度和尺寸稳定性等均优于未增强的聚合物基体材料。
近年来，以玻璃纤维（gf）、碳纤维（cf）和芳纶纤维为增强材料的长纤维增强热塑性复合材料已应用于汽车、航空航天、电子电气、机械等领域。
其强度高、密度小、价格低、易于回收利用，被认为是可替代钢材而使汽车轻量化的理想材料，加快了高性能塑料替代金属材料的步伐[1]。
当今，随着汽车数量持续增加，降低汽车油耗、减少尾气排放、保护大气环境已成为全球最为关注的问题。
汽车轻量化设计可以降低油耗，而采用高性能的汽车轻量化材料制作汽车零部件可作为最有效的手段之一。
另外，航天航空等对先进、高性能材料的需求的也日益增加。
因此，长纤维增强热塑性复合材料研究开发引起了复合材料界的高度重视，并且近年来已成为一类迅速发展的高性能复合材料。
目前，长纤维增强热塑性复合材料在工业发达国家（美国、法国、日本等）发展和应用较快，并走在世界的前列。
我国长纤维
增强热塑性复合材料的研制工作起步较晚，长纤维增强热塑性复合材料在国内汽车零配部件上的开发、设计与应用也只有少量制品，总体上还处于刚起步阶段。
1 长纤维增强热塑性复合材料的特点
与传统的短纤维增强粒料相比，长纤维增强热塑性复合材料在结构上有着显著不同：长纤维粒料中，纤维在树脂基体中沿轴向平行排列和分散，纤维长度等于粒料长度，且被树脂充分浸渍；而在短纤维粒料内，纤维无序地分散于基体当中，其长度远小于粒料的长度且不均匀。
短纤维与长纤维粒料结构上的不同主要取决于制备工艺的不同：后者在制备过程中纤维一直处于连续状态，经切粒后得到固定的长度；而前者在制备之前要先进行粉碎，然后再与树脂基体通过螺杆挤出机挤出后造粒制得，或者是连续纤维与树脂基体经螺杆挤出机共同挤出后造粒制得。
可见，短纤维粒料的在制备过程中都要经过螺杆挤出机的挤出工序，而在这个过程中因为受到螺杆和熔体的剪切力作用，大部分纤维被严重损坏，纤维长度大大减小。
短纤维与长纤维粒料结构的不同导致了两者在性能上也存在明显差异。
与短纤维增强热塑性复合材料相比，长纤维增强热塑性复合材料具有以下优点。
（1）长纤维增强热塑性复合材料的纤维长度较长，而且纤维分散较为均匀，可以显著提高复合材料的力学性能，如拉伸、弯曲、冲击性能等。
（2）比刚度和比强度高，抗冲击性能好，更适用于制作汽车部件。
（3）耐蠕变性能高，尺寸稳定性好，可以提高制件的精度。
（4）耐疲劳性能优良，在高温和潮湿的环境中稳定性更好。
2 长纤维增强热塑性复合材料的性能影响因素
长纤维增强热塑性复合材料的性能主要由纤维含量、纤维长度、界面状态以及注塑过程中纤维的取向等因素决定[2]。
2.1 纤维含量
一般来讲，随纤维含量增加复合材料的力学性能和尺寸稳定性增强，但纤维含量高时，在加工过程中熔体的流动性变差，纤维分布不均匀，从而导致其力学性能随纤维含量继续增加而增加的幅度下降，甚至有些性能反而会下降。
2.2 纤维长度
纤维长度对复合材料的力学性能影响很大，在一定长度范围内，其力学性能随纤维长度增加而提高。
由于纤维增强材料受到外力作用时，纤维在界面剪切力的作用下拨出和断裂，吸收能量越多材料力学性能越好。
当纤维长度大时，纤维的拨出和断裂可吸收较多能量；当纤维长度小时，纤维未断裂之前，就与基体分离，纤维未能充分发挥其增强作用，甚至只起填充材料作用。
长纤维复合材料经过加工制件后，其纤维长度虽有破坏，但保留长度仍远大于短玻璃纤维增强产品，所以其综合性能优于短纤维增强复合材料。
但当纤维长度达到一定数值后，随纤维长度的增加，复合材料力学性能提
高效果不明显，甚至一些性能会下降。
这是因为纤维长度很长时，纤维在复合材料中弯曲、缠结，纤维承力的有效长度没有变大。
2.3 界面状态
界面存在于纤维和树脂基体之间，其功能作用为传递载荷。
而纤维增强复合材料的界面面积很大，因此对复合材料性能影响很大。
均匀、恒定、适当强度大小的界面可以抵抗多种热应力和变形应力，以保证把树脂基体受到的载荷有效地传递给纤维。
2.4 纤维取向
纤维增强复合材料性能直接与纤维分布取向相关联，在纤维取向方向上复合材料具有更高强度和刚度。
因此，复合材料中纤维取向性越小，其分布越均匀，制品的各向异性越小。
3 长纤维增强热塑性复合材料的发展趋势及展望
长纤维增强热塑性复合材料具有高强度、高抗冲击性能、耐蠕变性能和好的尺寸稳定性等优点，广泛应用于汽车、航天航空、建筑、机械、体育器械、电子/电气、包装等行业。
其中，长玻璃纤维增强热塑性复合材料在汽车制造的应用最为广泛，因为它们出众的强度和模量可以大量的减轻重量，并且相对的易于制造和加工。
车辆重量的减轻总的来说是提高燃料的利用率，在这方面降低生产成本实质上是获得了环境和经济效益。
通常，长玻璃纤维增强热塑性复合材的一些优点甚至超过了金属，包括高的抗冲击性能、好的韧性、改善阻尼和抗腐蚀性，并且易于成型和循环利用。
因此，长玻璃纤维增强热塑性复合材已经被用于设计和制造各种各样的组
件，包括汽车等的仪表盘、车座壳体、电池壳、备用轮胎仓等[3]。
长纤维增强热塑性复合材料已广泛用于汽车、建材、电子电器、机械等行业。
我国汽车、建材等行业正处于快速发展阶段。
而目前我国各行业所用的长纤维增强热塑性复合材料主要是靠进口。
因此，如何在已有研究的基础上，自主研究开发高性能的长纤维增强热塑性复合材料，加快推动其产业化进程，将有利于降低能耗、节约资源和减少污染。
这符合我国建设节约型社会及可持续发展的原则，是目前复合材料领域面临的一项重要任务。
参考文献
[1] 曾天卷.玻璃纤维增强热塑性塑料——短纤维粒料和长纤维粒料[j].玻璃纤维，2008.。