连续纤维增强热塑性复合材料(CFRTP)所用的增强纤维一般有玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维及混杂纤维等,常用的增强形式根据纤维编织方式有单向纤维、方格布、斜纹布及多轴向布等。所用的基体材料大致分为通用级、工程级和高性能级,常用的树脂有聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、聚酰胺(PA)、聚碳酸酯(PC)、聚苯硫醚(PPS)、聚醚醚酮(PEEK)等,树脂在复合材料中起到在压缩状态下稳固纤维,将纤维性能传递至层合板,吸收面外冲击等作用。连续纤维增强热塑性复合材料的制备过程中,其关键的生产技术难点为热塑性树脂粘度控制所导致的树脂浸渍增强纤维效果的优劣。另一个决定连续纤维增强热塑性复合材料性能的关键因素是不同增强纤维与不同树脂界面结合时,纤维表面活性剂的选择,界面是树脂基体与纤维之间应力传递的桥梁,界面结合的好坏直接影响着连续纤维增强热塑性复合材料(CFRTP)的力学性能。
与常规的纤维增强热固性复合材料相比,纤维增强热塑性塑料的优势有:
1)轻质高强。热塑性复合材料的密度(1.1~1.6g/cm3)仅为钢材的1/5~1/7,比热固性复合材料轻1/2~1/4,具有较高的比刚度和比强度。
2)无限的保质期。由于热塑性树脂不会通过化学反应固化,因此不必将其存储在冰柜中。热塑性树脂常温环境下已经开始进行物理“固化”,并根据需要使用加热和加压使其形成最终的形状。有效的无限保质期是一个很大的优势,避免了材料寿命和存储方面的问题。
3)广泛的制造选择。热塑性复合材料可采用多种制造方法,包括模压成型,拉挤成型,长丝缠绕和注塑成型。此外,由预浸热塑性树脂的增强纤维制成的预浸料也可用于按照热固性热压罐加工制造零件。
4)加工时间短。所选择的制造工艺直接关系加工时间的长短。在某些工艺中,生产中唯一的限制因素是材料的加热和冷却速度,而材料的固化时间较短。
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