树脂基复合材料
(4)纤维混合。热塑性聚合物纺成多根长丝纤维,使得
热塑性树脂--Thermoplastic resins
在常温下是固体。加热到一定温度时,可软化,甚 至流动(特别是在加压时易流动),它们可以塑制加 工成一定的形状。冷却后变硬。再加热可软化。即它 的变化(相变)是双向的。这类树脂中所包含的高分 子聚合物属于线型或支链型分子结构。常用的有:聚 乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯、聚碳酸酯 、聚甲醛、氯化聚醚、聚砜、聚酚醚、有机氟树脂、 聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯腈、聚氨基甲酸酯、聚丁 烯、聚醋酸乙烯、聚乙烯醇、聚氯乙烯、丙烯腈-丁 烯-苯乙烯共聚物(ABS)、聚酰胺等、聚醚醚酮( PEEK)。
再生性
次品可再生利用
再生利用困难
(一)短纤维增强热塑性树脂基复合材料成型工艺
1、挤拉成型
2、注塑成型 (二) 连续纤维增强热塑性树脂基复合材料成型工艺 1、预浸料加工方法 2、成型工艺:辊轧成型、纤维缠绕、挤拉和热成型。
Thermoplastic Resin composites molding
(一)短纤维增强热塑性树脂基复合材料成型工艺 挤出成型 挤出成型工艺是生产热塑性复合材料制品的主要方法之一。 各种增强塑料管、棒材、异形断面型材等。其工艺过程是先 将树脂和增强纤维制成粒料,然后再将粒料加入挤出机内, 经塑化、挤出、冷却、定型成制品。 纤维和树脂无规混合。 长纤维粒料生产的制品力学性能较高,短纤维粒料则用于生 产形状复杂的薄壁制品。
Thermoplastic Resin composites molding
(2)熔融浸渍法。在这种方法中,熔融聚合物浸渍纤维
粗纱已有两种方法用于生产中:(A)十字头挤拉机把熔融聚 合物喂入纤维粗纱通过的模具中;(B)纤维粗纱通过一个配 有浸渍杆的熔融基体槽以增加纤维束的渗透性。 在每一种方法中,作用于纤维束上的力是非常高的并可能引 起纤维损伤。并由于热塑性基体的高粘性,导致纤维粗纱不 能充分预浸。同时,在基体熔融过程中,通常需要高的温度 和压力来提供足够低的融化粘性,致使消耗大量能量,浸渍 过的粗纱常常缺乏柔软性和悬垂性。
Thermoplastic resins
主要种类的基本性能
主要种类 聚乙烯PE 强度(MPa) 23 模量(GPa) 0.8 弯曲强度(MPa) 25-29 延伸率(%) 60
聚丙烯PP
聚苯乙烯PS 聚碳酸酯PC
35-40
59 63
1.4
2.3 2.3
42-56
77 100
>200
2 60-100
1、预浸料加工方法薄膜叠合。 (4)纤维混合:(A)共混纤维 (B)共织织物 (5)粉末浸渍。
Thermoplastic Resin composites molding
(1)溶液浸渍法。热塑性聚合物被溶解在溶剂中,然后用低粘
度溶液浸渍增强纤维集合体(纤维束或织物)。为了避免预浸料在复合材 料固化中产生空隙,必须完全去除溶剂。亚基氯化物和N—甲基吡咯烷 广泛用作溶剂。但是去除预浸料中的溶剂常常是一个困难工序,在最后 成型时,遗留的溶剂能引起气泡、表面缺陷及内部空隙,并且排出的溶 剂会带来环境污染。除此之外,许多重要的热塑性聚合物在室温下不能 溶解于普通溶剂中,在使用高相对分子质量聚合物时,聚合物在溶液中 的质量分数应该不大于15%,因为较高质量分数将产生高的溶液粘度, 达不到使用溶剂的目的。经过浸渍的纤维集合体的柔软性、悬垂性差, 不利于一些部件的成型加工。
注塑成型
注塑成型是树脂基复合材料生产中的——种重要成型方法材料, 它适用于热塑性和热固性树脂基复合材料,但以热塑性树脂基复 合材料应用为广。 注射成型是将粒状或粉状的纤维-树脂混合料从注射机的料斗送 入机筒内,加热熔化后由柱塞或螺杆加压,通过喷嘴注入温度较 低的闭合模内,经过冷却定型后,脱模得制品。 特点:成型周期短,热耗量少,闭模成型,可使形状复杂的产品 一次成型,生产效率高、成本低。但是它不适于长纤维增强的产 品,模具质量要求高。 注射成型工艺在复合材料制品生产中,主要是代替模压成型工艺, 生产各种电器材料、绝缘开关、汽车零部件、纺织零部件、家电 壳体、安全帽、食品周转箱、空调机叶片等。
Thermoplastic Resin composites molding
(二)连续纤维增强热塑性树脂基复合材料成型工艺
长期以来,连续纤维增强热固性复合材料的研究与应用占主导地位。进 入80年代,连续纤维增强热塑性复合材料的研究成为国际上关注的热点。 研究表明:加工费用本身占先进热塑性复合材料部件总成本的72%。提 高连续纤维增强热塑性复合材料的应用的关键是要开发最合适的成型技 术。
Thermoplastic Resin composites molding
优点:能加工绝大多数热塑性复合材料及部分热固性复合材 料时,生产过程连续,自动化程度高,工艺易掌握及产品 质量稳定等。 缺点:只能生产线型制品。
Thermoplastic Resin composites molding
Thermoplastic Resin composites molding
热塑性复合材料和热固性复合材料相比,具有不同的特点
项目 力学性能 热塑性复合材料 耐冲击和疲劳性能优良 热固性复合材料 高强度、高刚度、静态性能好
成型加工性 成型时间短、温度高,成型较困难 成型时间长、温度低,成型较容易
Thermoplastic Resin composites molding
(3)薄膜叠合。热塑性树脂的内在特性允许其以—种形
式成型,然后通过加热和模压而成为另一种型式。因此,假 如热塑性树脂成型为薄膜,就可用两层或更多层薄膜与纤维 单向带或机织物相互交叉叠合,然后加热、加压,形成制品。 双带机是该方法的一种成型设备。在这个加工中,增强材料 夹在两个聚合物膜之间,由脱膜薄膜夹带通过加热区,施加 热和压力使熔融的聚合物浸渍增强材料,然后在冷却区中进 行硬化成型。由于熔融热塑性树脂相对高的粘性,该方法要 求高压力。就板材尺寸而言,该加工也受到限制。