纤维增强热塑性复合材料
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• 21世纪后，碳纤维的产量快速增长，应用得以普及。欧美 国家将连续纤维增强热塑性复合材料及其成型技术的应用 转向民用工业，如汽车部件，体育用品，建筑材料等。
• 近年，汽车工业的高速发展，对汽车复合材料的提出更高 的要求。CFRT 以其轻质高强，抗冲击性能佳，成型时间短， 废料可以回收再利用的优点，欧美国家正致力促进其产业 化及在各民用领域的推广应用。
• 制造过程无化学变化 • 成型速度快 • 生产环境清洁无污染 • 废料可回收 • 制造成本低 • 外观及质量较容易控制
缺点
• 预浸料刚硬 • 不易铺覆
• 蠕变等长期性能受限制 • 某些使用环境对无定形聚合物基 体复合材料有所限制
• 成型温度高 • 需要相应的制造设备 • 制造工艺还需要完善
热塑性复材发展情况：
• 热塑性复合材料(FRTP)分为 短纤维增强热塑性塑料(SFRT) / 长纤维增强热塑性塑料(LFRT)/ 连续纤维增强热塑性复合材 料塑料(CFRT)
• 根据LUCINTEL 公司市场调研报告，2009-2014年的复合增 长率为5.9%，2014年的销售额达到62亿美元。预计在今后 的十年，其发展速度将达到8-15%，增速超过热固性复材。
• 20世纪70年代，中长玻璃纤维毡增强聚丙烯的热塑片材 (GMT)诞生，开始了长纤维增强热塑性复合材料的工业化。
• 至80年代初期，出现了长纤维增强热塑性复合材料粒料 • 90年代初期，出现了直接法长纤维热塑性复材成型工艺。 • 由于此类产品在汽车工业领域广泛应用，尤其作为可回收
再利用的材料，长纤维增强复材已经成为复合材料行业增 速最快的产业之一。
热塑性复材发展情况：
3. 连续纤维增强热塑性复合材料 (CFRT)
• 20世纪80年代初，随着以聚醚醚酮(PEEK) ，聚苯硫醚(PPS) 为代表的特种工程塑料的商品化，以及航空航天工业对高 耐热性和高韧性树脂基复合材料的需求；连续纤维的浸渍 工艺问题得到突破性的发展，以APC-1 及APC-2为代表的高 性能的先进热塑性复材相继问世，主要用在航空工业领域。
5. 成型压力低，成型模具费用低 6. 无存放条件限制 7. 废料可以重新回收利用 8. 简化成型工艺环节（针对形状复杂的金属部件而言） 9. 具有可重复/多次成型的特性
热塑性复合材料浅析：
项目
储存/使用 性能
工艺/制造
优点
• 储存时间长 • 不需要特殊储存条件
• 高韧性 • 良好的耐化学性能 • 良好的耐环境性能
• 随着聚酰胺(PA)，聚甲醛(POM) 等工程塑料的应用扩大，以及新 型工程塑料PET，PES，PPS，PEEK等相继问世；结合高性能玻璃 纤维，芳纶纤维及碳纤维，成为新一代复合材料，应用扩大至 汽车，石油化工，机械等工业领域的次结构件。
热塑性复材发展情况：
1. 短纤维增强热塑性复合材料 (SFRT)
热塑性复合材料介绍：
通用塑料 PP /PE /PS /PVC 等
工程塑料 PA /POM /PC / TPU 等
特种工程塑料 PES/ PPS/ PEEK 等
ຫໍສະໝຸດ Baidu纤维增强热塑性复合材料
短纤维增强 e.g. 玻纤增强粒料
长纤维增强 e.g. 长纤维粒料/ GMT
连续纤维 e.g. 织物或单向板材
连续纤维增强复材概述：
连续纤维增强热塑性复合材料 (CFRT)
• 根据LUCITEL 公司的一份报告称，CFRT尚处于生命周期的 发展初期。2014年的CFRT 市场达到1.9亿美元，在过往5年 的全球增长率平均为12%。
• CFRT 的产品形式有纤维预浸料（带/片状）/ 织物预浸料 （片状）/ 复合纱及其织物/ 拉挤产品。
• 目前，国内使用的工程塑料，80%以上依靠进口，这一现 状也为热塑性复合材料提供很大的发展空间。
热塑性复材发展情况：
2. 长纤维增强热塑性复合材料 (LFRT)
• 长纤维增强热塑性复合材料的纤维长度一般为10-15mm， 纤维含量一般为30-50%左右。由于纤维长度较长，且成型 时，增强纤维被均匀地分散在基体树脂中，纤维能够完全 被浸渍，可以明显提高制品的力学性能，尤其冲击强度显 著提高。
• 高性能 CFRT 具有耐热性高，抗冲击性及抗损伤能力佳的 能力。同时这类复合材料的成型本身也需要较高的成型温 度，较严苛的浸渍技术工艺，以及适合的退火工艺，以期 获得最佳的材料性能。
自20世纪50年代初期至今，主要经历以下几个阶段， 依次分别为：
1. 短纤维增强热塑性复合材料 (SFRT)
• 短纤维增强热塑性复合材料是以长度为0.2-0.7mm纤维材料增强 热塑性塑料而制成的复合材料。增强纤维在热塑性塑料基体中 呈均匀无规状分布，含量一般为30%左右。
• 早期的SFRT 一般选用通用塑料为基体，包括聚丙烯(PP)，聚乙 烯(PE)，聚丙乙烯(PS)，聚氯乙烯(PVC)。增强材料主要是玻璃纤 维，主要用于电器，电子，五金工具及汽车的非承力构件。
纤维增强热塑性复合材料 发展概况及应用介绍
概述：
• 近年来，随着高性能耐高温热塑性树脂的发展及复合材料 成型加工技术的不断进步，热塑性复合材料发展迅速，已 成为复合材料领域的开发热点。
• 相较热固性复合材料，热塑性复合材料具有较高断裂韧性， 抗冲击性，耐化学药品及耐水性，热成型性能好，生产率 高，工艺简单，生产周期短，环保可循环利用。
• 短纤维增强热塑性复合材料是美国FIBERFIL 公司于1956年 首先开始工业化生产，成功制造短纤维玻璃纤维增强尼龙 66。
• 至60年代中期，注塑机被广泛使用后，才得以大规模生产 及使用。
• 我国在70年代首先研究成功了聚丙烯玻璃纤维复合材料， 随后短纤维增强热塑性复材得到快速发展。目前，我国的 短纤维热塑性复材的品种已经和发达国家接进，但是产量 和国外相比还是有很大差距，尤其是工程塑料部分更大。
热塑性复合材料特点：
1. 密度小，比刚度和比强度大，一般密度为1.4-1.6g/cm3。小 于热固性的1.7-2.0g/cm3
2. 韧性优于热固性复材，具有良好抗冲击性能。 3. 物理性能良好，耐热性及耐水性优异 4. 成型周期短，一般为20-60秒。加工过程是加热熔融，冷却
固化定型的物理变化过程，加工过程中不产生任何化学反 应
• 近年，汽车工业的高速发展，对汽车复合材料的提出更高 的要求。CFRT 以其轻质高强，抗冲击性能佳，成型时间短， 废料可以回收再利用的优点，欧美国家正致力促进其产业 化及在各民用领域的推广应用。
• 制造过程无化学变化 • 成型速度快 • 生产环境清洁无污染 • 废料可回收 • 制造成本低 • 外观及质量较容易控制
缺点
• 预浸料刚硬 • 不易铺覆
• 蠕变等长期性能受限制 • 某些使用环境对无定形聚合物基 体复合材料有所限制
• 成型温度高 • 需要相应的制造设备 • 制造工艺还需要完善
热塑性复材发展情况：
• 热塑性复合材料(FRTP)分为 短纤维增强热塑性塑料(SFRT) / 长纤维增强热塑性塑料(LFRT)/ 连续纤维增强热塑性复合材 料塑料(CFRT)
• 根据LUCINTEL 公司市场调研报告，2009-2014年的复合增 长率为5.9%，2014年的销售额达到62亿美元。预计在今后 的十年，其发展速度将达到8-15%，增速超过热固性复材。
• 20世纪70年代，中长玻璃纤维毡增强聚丙烯的热塑片材 (GMT)诞生，开始了长纤维增强热塑性复合材料的工业化。
• 至80年代初期，出现了长纤维增强热塑性复合材料粒料 • 90年代初期，出现了直接法长纤维热塑性复材成型工艺。 • 由于此类产品在汽车工业领域广泛应用，尤其作为可回收
再利用的材料，长纤维增强复材已经成为复合材料行业增 速最快的产业之一。
热塑性复材发展情况：
3. 连续纤维增强热塑性复合材料 (CFRT)
• 20世纪80年代初，随着以聚醚醚酮(PEEK) ，聚苯硫醚(PPS) 为代表的特种工程塑料的商品化，以及航空航天工业对高 耐热性和高韧性树脂基复合材料的需求；连续纤维的浸渍 工艺问题得到突破性的发展，以APC-1 及APC-2为代表的高 性能的先进热塑性复材相继问世，主要用在航空工业领域。
5. 成型压力低，成型模具费用低 6. 无存放条件限制 7. 废料可以重新回收利用 8. 简化成型工艺环节（针对形状复杂的金属部件而言） 9. 具有可重复/多次成型的特性
热塑性复合材料浅析：
项目
储存/使用 性能
工艺/制造
优点
• 储存时间长 • 不需要特殊储存条件
• 高韧性 • 良好的耐化学性能 • 良好的耐环境性能
• 随着聚酰胺(PA)，聚甲醛(POM) 等工程塑料的应用扩大，以及新 型工程塑料PET，PES，PPS，PEEK等相继问世；结合高性能玻璃 纤维，芳纶纤维及碳纤维，成为新一代复合材料，应用扩大至 汽车，石油化工，机械等工业领域的次结构件。
热塑性复材发展情况：
1. 短纤维增强热塑性复合材料 (SFRT)
热塑性复合材料介绍：
通用塑料 PP /PE /PS /PVC 等
工程塑料 PA /POM /PC / TPU 等
特种工程塑料 PES/ PPS/ PEEK 等
ຫໍສະໝຸດ Baidu纤维增强热塑性复合材料
短纤维增强 e.g. 玻纤增强粒料
长纤维增强 e.g. 长纤维粒料/ GMT
连续纤维 e.g. 织物或单向板材
连续纤维增强复材概述：
连续纤维增强热塑性复合材料 (CFRT)
• 根据LUCITEL 公司的一份报告称，CFRT尚处于生命周期的 发展初期。2014年的CFRT 市场达到1.9亿美元，在过往5年 的全球增长率平均为12%。
• CFRT 的产品形式有纤维预浸料（带/片状）/ 织物预浸料 （片状）/ 复合纱及其织物/ 拉挤产品。
• 目前，国内使用的工程塑料，80%以上依靠进口，这一现 状也为热塑性复合材料提供很大的发展空间。
热塑性复材发展情况：
2. 长纤维增强热塑性复合材料 (LFRT)
• 长纤维增强热塑性复合材料的纤维长度一般为10-15mm， 纤维含量一般为30-50%左右。由于纤维长度较长，且成型 时，增强纤维被均匀地分散在基体树脂中，纤维能够完全 被浸渍，可以明显提高制品的力学性能，尤其冲击强度显 著提高。
• 高性能 CFRT 具有耐热性高，抗冲击性及抗损伤能力佳的 能力。同时这类复合材料的成型本身也需要较高的成型温 度，较严苛的浸渍技术工艺，以及适合的退火工艺，以期 获得最佳的材料性能。
自20世纪50年代初期至今，主要经历以下几个阶段， 依次分别为：
1. 短纤维增强热塑性复合材料 (SFRT)
• 短纤维增强热塑性复合材料是以长度为0.2-0.7mm纤维材料增强 热塑性塑料而制成的复合材料。增强纤维在热塑性塑料基体中 呈均匀无规状分布，含量一般为30%左右。
• 早期的SFRT 一般选用通用塑料为基体，包括聚丙烯(PP)，聚乙 烯(PE)，聚丙乙烯(PS)，聚氯乙烯(PVC)。增强材料主要是玻璃纤 维，主要用于电器，电子，五金工具及汽车的非承力构件。
纤维增强热塑性复合材料 发展概况及应用介绍
概述：
• 近年来，随着高性能耐高温热塑性树脂的发展及复合材料 成型加工技术的不断进步，热塑性复合材料发展迅速，已 成为复合材料领域的开发热点。
• 相较热固性复合材料，热塑性复合材料具有较高断裂韧性， 抗冲击性，耐化学药品及耐水性，热成型性能好，生产率 高，工艺简单，生产周期短，环保可循环利用。
• 短纤维增强热塑性复合材料是美国FIBERFIL 公司于1956年 首先开始工业化生产，成功制造短纤维玻璃纤维增强尼龙 66。
• 至60年代中期，注塑机被广泛使用后，才得以大规模生产 及使用。
• 我国在70年代首先研究成功了聚丙烯玻璃纤维复合材料， 随后短纤维增强热塑性复材得到快速发展。目前，我国的 短纤维热塑性复材的品种已经和发达国家接进，但是产量 和国外相比还是有很大差距，尤其是工程塑料部分更大。
热塑性复合材料特点：
1. 密度小，比刚度和比强度大，一般密度为1.4-1.6g/cm3。小 于热固性的1.7-2.0g/cm3
2. 韧性优于热固性复材，具有良好抗冲击性能。 3. 物理性能良好，耐热性及耐水性优异 4. 成型周期短，一般为20-60秒。加工过程是加热熔融，冷却
固化定型的物理变化过程，加工过程中不产生任何化学反 应