复合材料定义PPT课件

《复合材料定义PPT课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《复合材料定义PPT课件（86页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、复合资料定义 复合资料是由两种或两种以上物理和化学性质不同的物质组合而成的一种多相固体资料。在复合资料中，通常有一相为延续相，称为基体；另一相为分散相，称为加强资料。两相之间存在着相界面。虽然复合资料的组分资料坚持着其相对的独立性，但其性能却不是组分资料性能的简单相加，而是相互“取长补短，有着协同作用，极大的弥补了单一资料的缺陷。在一定程度上讲，它综合了各种资料如纤维，树脂，橡胶，金属，陶瓷等的优点。Advantages of composite materials 资料性能目的的自在设计性 资料与构造的一致性 产品型体设计的自在性复合资料的主要优点比强度，比模量大以碳纤维，硼纤维及有机纤维加

2、强的聚合物基复合资料的比强度相当于钛合金的35倍，比模量相当于金属的4倍之多耐疲劳性能好聚合物基复合资料中纤维与基体的界面有能阻止资料受力所致的裂纹扩展的效果减震性好一是由于其具有高的自振频率，二是由于复合资料的界面具有吸振才干，使资料的震动阻尼很高过载时平安性好当过载时，一部分纤维断裂，载荷会迅速重新分配到未破坏的纤维上有很好的加工工艺性有多种加工工艺如手糊成型，模压成型，挤拉成型等复合资料的分类 按基体资料分主要有:聚合物基复合资料 金属基复合资料 无机非金属基复合资料包括陶瓷基和水泥基复合资料的分类 按加强纤维种类分主要有 玻璃纤维复合资料 碳纤维复合资料 有机纤维复合资料包括芳香族聚酰

3、胺纤维，芳香族聚酯纤维和高强度聚烯纤维等 金属纤维 陶瓷纤维聚合物基体的作用 把加强纤维粘在一同 分配加强纤维间的载荷 维护加强纤维不受环境的影响聚合物基体 常用作基体的聚合物 不饱和聚酯树脂，环氧树脂，酚醛树脂 耐高温树脂 热塑性聚合物 辅助资料：固化剂，增韧剂，稀释剂，催化剂等复合资料的界面 复合资料界面的重要性 复合资料界面的实际 复合资料界面的表征 纤维外表处置加强纤维外表改性 气相氧化法Dry Gaseous Oxidation 液相氧化法Wet Chemical Oxidation 化学偶联剂处置法Chemical Coupling 聚合物涂层法Polymer Coating 涂覆

4、堆积法Deposition 电聚合与电堆积法 化学接枝聚合法Chemical Grafting 等离子体处置方法Plasma Application of composites See composite materials 1复合资料成型 Hand lay-up molding Spray-up molding RTM(Resin transfer molding)RIM(Reaction injection molding)Resin infusion Sheet molding compound Bulk molding compound Filament winding Pultrus

5、ion LFRTPHand lay-up moldingHand lay-up moulding may be used for the production of parts of any dimensions,for example,technical parts of a few tens of m area,as well as swimming pools of 150 m developed area.But,this method is generally limited to the manufacture of parts with relatively simple sha

6、pes,requiring only one face to have a smooth appearance(the other face being rough from the moulding operation).It is recommended for small and medium volumes,for which the investment in moulds and equipment should not be very high.Hand lay-up moulding The contact moulding method consists of applyin

7、g successively onto a mould surface:-a release agent-a gel coat-a layer of liquid thermosetting resin,of viscosity between 0.3 and 0.4 Pa.s,and of medium reactivity-a layer of reinforcement(glass,aramid,carbon etc.)in the form of chopped strand mat or woven roving and to impregnate the reinforcement

8、 by hand with the aid of a roller or a brush.This operation is repeated as many times as there are layers of reinforcement,in order to obtain the desired thickness of the structure.Spray-up mouldingSpray-up moulding is derived from hand lay-up moulding,and is particularly suited to parts of medium t

9、o large dimensions and simple shapes.Parts produced by spray-up are pleasure boat hulls,swimming pools,covers,end caps of large diameter tanks,reinforced acrylic bathtubs etc.Productivity is better compared to hand lay-up moulding.Spray-up moulding The process consists of simultaneously spraying ont

10、o the mould,chopped glass strands,normally of 30 mm length,and the resin necessary for their impregnation.After spraying onto the mould,rolling by hand is necessary to flatten or compact the glass-resin mixture well onto the mould surface and,as far as possible,eliminate air bubbles generated by the

11、 spraying system.The spray machine generally consists of-a glass chopper driven by compressed air,-a pneumatic pump for feeding resin to the spray gun,-A solvent delivery system for cleaning the gun.RTMRTM allows the moulding of components with complex shape and large surface area with a good surfac

12、e finish on both sides.The process is suited for short and medium production runs and is employed for many different transport applications(truck cabs are an example).RTMThis process consists of filling a rigid and closed mould cavity by injecting a resin through one,or several,points,depending on t

13、he size of the component.The reinforcements are previously placed in the interior of the mould,before closing and locking it firmly.Usually,polyesters,epoxy,phenolic&acrylic resins are used,and they can be filled if needed.Different types of mould can be used,depending on the required production rat

14、e:Heat can be applied to the mould to shorten the cure-time,in which case steel moulds may be necessary.Low profile resins can be employed with heated moulds to improve the surface finish and appearance of the moulded part.Alternatively,low pressure RTM allows lower cost,composite tooling to be used

15、 with low tonnage presses.The reinforcements may be continuous filament mats,complexes or fabrics,but generally continuous filament mats are the most widely used.The use of preforms from continuous strand mats permits a considerable increase in production rate to be achieved.Reaction Injection Moldi

16、ngThe RIM process is based on the injection of the two polyurethane components(a polyol and an isocyanate)inside a mould cavity.The automotive market offers the most important applications for this process,such as dashboards,interior panels and under body shields.Many truck components are also manuf

17、actured by RIM,such as bumper-beams,front-ends and grills.RIMThe principle of RIM consists of injecting into a closed mould and under low pressure(0.5 MPa),two or more reactive components mixed within a nozzle,just prior to their injection into the mould.The reaction,in the case of a polyol and an i

18、socyanate,leads to the formation of a polyurethane.The introduction of short strands,such as milled fibres,directly into one of the two reactive constituents,leads to the injection of a pre-reinforced mixture.This is known as R-RIM Reinforced Reaction Injection Moulding.The introduction of long stra

19、nd reinforcements-such as continuous filament mats,fabrics,complexes or chopped strand preforms-into the mould before the injection takes place,allows parts with higher mechanical performance to be obtained.In this case,the process is known as S-RIM(Structural Reaction Injection Moulding.Resin infus

20、ionResin infusion offers an environmental friendly alternative to open moulding.Resin infusion is able to produce consistently high quality parts,such as pleasure boats and windmill blades.The process allows thick structures measuring several metres and of complex shape,with the possibility of incor

21、porating cores and inserts,to be moulded.Resin infusionThe principle of the process is the impregnation of layers of dry reinforcement contained between a rigid,airtight,mould and a flexible sheet sealed to it around its perimeter.A partial vacuum is applied to the mould cavity before resin is allow

22、ed to infuse into the reinforcement under atmospheric pressure,impregnating both across and down through the reinforcement layers.The upper sheet is removed once resin cure is complete,and the component may be removed.Sheet Molding CompoundSMC is a combination of chopped glass strands and filled pol

23、yester resin,in the form of a sheet.Processing of SMC by compression or injection moulding enables the production of bodywork or structural automotive components,and electrical or electronic machine housings in large industrial volumes.The process also penetrates sectors such as sanitary ware(baths)

24、and urban furniture(stadium and cinema seating),etc.Sheet Molding CompoundThe prepreg contains all the components needed for moulding the final part(resin,reinforcement,filler,catalyst,low profile additives,etc.)in a malleable and non-tacky sheet.Its characteristics allow it to fill a mould under th

25、e conditions of moulding temperature and pressure employed.SMC prepreg is made from glass strands chopped to lengths of 25 or 50mm,sandwiched between two layers of film,onto which the resin paste has already been applied.The prepreg passes through a compaction system that ensures complete strand imp

26、regnation before being wound into rolls.These are stored for a few days before moulding,to allow the prepreg to thicken to a mouldable viscosityBulk Molding CompoundBMC is a combination of chopped glass strands with resin in the form of a bulk prepreg.BMC is suitable for either compression or inject

27、ion moulding.Injection moulding of BMC is used to produce complex components such as electrical equipment,car components(headlamps are an important application for BMC),housings for electrical appliances and tools,in large industrial volumesMC is a combination of chopped glass strands with resin in

28、the form of a bulk prepreg.BMC is suitable for either compression or injection moulding.Injection moulding of BMC is used to produce complex components such as electrical equipment,car components(headlamps are an important application for BMC),housings for electrical appliances and tools,in large in

29、dustrial volumesBulk Molding CompoundUnlike SMC,it is not necessary to include a maturation stage,and consequently,BMC prepreg formulations contain higher filler contents.The reinforcements are essentially chopped glass strands of 6 or 12mm length,but sometimes 25mm for applications which demand a h

30、igh mechanical performance.The reinforcement content is generally between 15 and 20%.It may be possible to reach 25%for the highest performance.BMC has a lower reinforcement content than SMC,which permits the introduction of higher filler loadings with a consequent economic benefit.Continuous Sheet

31、ProductionContinuous moulding between layers of film is used for the continuous production of sheets,both coloured and translucent,in flat or profiled(such as corrugated)forms.The main applications are in building(cladding and roofing)and agriculture(greenhouses).5-15/minPultrusionPultrusion is a co

32、ntinuous process able to produce full or hollow,glass reinforced,profiles of different shapes.Depending on the design and the shape,glass contents may range from 30 to 70%by weight.Pultruded profiles are used in many applications in electrical,corrosion resistant,building and consumer goods areas0.5

33、-2m/miFilament windingFilament winding produces hollow items such as tubes,pipes,elbows,tanks and vessels with a typical 70:30 glass:resin weight ratio.Glass Mat reinforced ThermoplasticsGMT is a thermoplastic prepreg,which offers better mechanical properties than injection moulded reinforced thermo

34、plastics,thanks to the higher residual length of the glass strands.GMT is widely used in automotive applications such as under body shields,seat structures,front-ends etc.Glass Mat reinforced ThermoplasticsGMT is obtained by consolidating a glass strand mat with a sheet of polypropylene.The glass ma

35、t is obtained by chopping assembled rovings,and then needling the strands together.The intermediate product is delivered in the form of rigid sheets,which are subsequently moulded by the end user.GMT is processed by heating the sheets to the matrix softening temperature,usually in an infrared oven,f

36、ollowed by compression moulding in a mould maintained at a lower temperature.During moulding,GMT flows inside the mould cavity enabling complex features to be incorporated.GMT permits a high level of automation during blank cutting,pre-heating and placing into the mould.LFT/extrusion-compression1LFT

37、/extrusion-compressionExtrusion/compression moulding uses an extruder to convert glass strands and PP pellets into a hot bulk moulding compound.The molten charge is quickly transferred to a press where it is moulded while still hot.The part is then removed after sufficient cooling.This process is ge

38、nerally referred to as Long Fibre Thermoplastic(LFT)processing.In direct LFT processing the glass strands are introduced into the extruder in the form of a roving or chopped strands.It is also possible to use pellets incorporating long strands in combination with PP pellets.2121世纪复合资料将是我国开世纪复合资料将是我国

39、开展一个新的增长点展一个新的增长点 下世纪人类将面临很多问题其中一个非常重要的问题是资源和能源枯竭的问题。煤200年，石油50年，天然气70年，资源也很缺乏，锡已用完总储量的20，而且都是无法回收的资源。复合资料已在尖端领域中起了非复合资料已在尖端领域中起了非常重要的作用；常重要的作用；复合资料由于价钱偏高和可靠性复合资料由于价钱偏高和可靠性相对较差，妨碍了它的更大开展；相对较差，妨碍了它的更大开展；下世纪人类面临的问题将给复合下世纪人类面临的问题将给复合资料带来很大的机遇资料带来很大的机遇复合资料的进一步开展有以下复合资料的进一步开展有以下几个关键几个关键 降低本钱，降低本钱，提高可靠性，提

40、高可靠性，开发新型复合资料，开发新型复合资料，改善与环境的协调性改善与环境的协调性2121世纪人类面临的问题及复合资料能起的作用世纪人类面临的问题及复合资料能起的作用问题问题能源和资源的枯竭能源和资源的枯竭环境污染环境污染信息技术开展的需求信息技术开展的需求生活质量的提高生活质量的提高作用作用新能源的开发，节能、储能资料；陆地、海洋和空新能源的开发，节能、储能资料；陆地、海洋和空间的开发；废弃物的利用，生物复合物；功能敏间的开发；废弃物的利用，生物复合物；功能敏感资料；交通器材和住房条件的改善感资料；交通器材和住房条件的改善例例风力、潮汐发电，利用太阳能、地热能，海洋平台、风力、潮汐发电，利用

41、太阳能、地热能，海洋平台、飞船空间站，自感应自调理自修补人体、构造资飞船空间站，自感应自调理自修补人体、构造资料料复合资料在根底研讨方面的新增长点：复合资料在根底研讨方面的新增长点：各种新技术的开展，要求资料具有多种功能，而复合资各种新技术的开展，要求资料具有多种功能，而复合资料是最正确的优选对象料是最正确的优选对象如隐身蒙皮台湾如隐身蒙皮台湾100100亿力学性能吸收电磁波吸亿力学性能吸收电磁波吸收红外线收红外线摩擦器件力学性能摩擦系数调理磨耗小导热摩擦器件力学性能摩擦系数调理磨耗小导热耐热器材力学性能导热热膨胀匹配耐热器材力学性能导热热膨胀匹配耐腐蚀件力学性能耐介质腐蚀耐腐蚀件力学性能耐介

42、质腐蚀多功能建筑构件力学性能绝热隔音太阳能发电多功能建筑构件力学性能绝热隔音太阳能发电瓦片瓦片复合资料在根底研讨方面的新增长点：复合资料在根底研讨方面的新增长点：复合资料的非线性复合效应和混杂效应的研讨复合资料的非线性复合效应和混杂效应的研讨 复合资料的非线性复合效应和混杂效应包括复合资料的非线性复合效应和混杂效应包括乘积效应、系统效应、诱导效应和共振效应等，乘积效应、系统效应、诱导效应和共振效应等，是开发新型功能复合资料的源泉。是开发新型功能复合资料的源泉。复合资料在根底研讨方面的新增长点：复合资料在根底研讨方面的新增长点：界面研讨界面研讨 用于构造的复合资料界面的用于构造的复合资料界面的力

43、学行为研讨很多，也已根本清力学行为研讨很多，也已根本清楚。但多功能复合资料界面对功楚。但多功能复合资料界面对功能的传送行为的研讨尚属空白。能的传送行为的研讨尚属空白。几种新型复合资料的研讨几种新型复合资料的研讨 纳米、智能、仿生等新型复合资料在下纳米、智能、仿生等新型复合资料在下世纪一定会得到开展，但有很多根底问世纪一定会得到开展，但有很多根底问题需深化研讨。纳米复合资料具有很多题需深化研讨。纳米复合资料具有很多特异的性能，关键是如何均匀分布在介特异的性能，关键是如何均匀分布在介质中，而且在价钱过程中不使纳米粒子质中，而且在价钱过程中不使纳米粒子或晶体聚会和长大。目前，用原位生成或晶体聚会和长

44、大。目前，用原位生成纳米相的方法是有效的，但需研讨其过纳米相的方法是有效的，但需研讨其过程和基制。程和基制。几种新型复合资料的研讨几种新型复合资料的研讨智能(机敏)复合材料是信息科学与材料学交叉渗透的产物，要解决相间的相互作用及提高制品的稳定性和可靠性。几种新型复合资料的研讨几种新型复合资料的研讨 仿仿生生材材料料发发展展的的必必要要性性在在于于自自然然界界的的生生物物材材料料大大都都为为复复合合材材料料，是是最最合合理理最最科科学学的的(蜂蜂窝窝、芦芦苇苇、树树干干、鸟鸟窝窝)。通通过过仿仿效效生生物物结结构构来来设设计计复复合合材材料料，克克服服复复合合材材料料中中存存在在的的缺缺点点。几

45、种新型复合资料的研讨几种新型复合资料的研讨复合资料的虚拟与拟实设计的研讨复合资料的虚拟与拟实设计的研讨复合资料的主要特点是可设计性强，因复合资料的主要特点是可设计性强，因此必然要研讨用先进的计算机技术来优此必然要研讨用先进的计算机技术来优化。光虚拟不行，要反过来拟实才行。化。光虚拟不行，要反过来拟实才行。运用方面的问题：运用方面的问题：快快速速高高效效成成形形；降降低低成成本本；三三维维编编织织预预型型体体制制造造增增强强织织物物，然然后后用用液液态态基基体体浸浸渍渍，以以大大大大提提高高复复合合材材料料的的可可靠靠性性。热热固固性性聚聚合合物物的的固固化化过过程程有有一一个个耗耗时时耗耗能能

46、的的严严重重问问题题。目目前前国国际际上上采采用用电电子子束束、紫紫外外线线辐辐照照来来辅辅助助固固化化，能能大大大大降降低低成成本本，但但需需研研究究相相应应的的热热敏敏剂剂，解解决决浸浸润润不不良良和和界界面面问问题题。复合资料用于根底设备如高速公路、桥复合资料用于根底设备如高速公路、桥梁大坝、海洋平台、港口机场、运动场梁大坝、海洋平台、港口机场、运动场馆等大型建筑，可使建筑行业设计、功馆等大型建筑，可使建筑行业设计、功能、本钱、寿命和修复等产生革命化的能、本钱、寿命和修复等产生革命化的变化变化 研讨开发水泥基复合资料，代钢筋，联研讨开发水泥基复合资料，代钢筋，联接构件等。接构件等。有利于

47、环境的复合资料相关研讨；有利于环境的复合资料相关研讨；复合资料的回收再生研讨，包括分选技术和质量检测技术用废弃物组成性能较低但适用通用的资料(昆明回收中心将地膜和铁砂用双螺杆制窨井盖；将碎玻璃和废易拉罐盐熔制成矿井保送带轮，耐磨性非常好)自然降解的复合资料延续纤维加强热塑性塑料 延续纤维加强热塑性塑料是聚合物基复合资料中新开展起来的一类重要种类。CFRTP较之已广泛运用的热固性复合资料具有以下几方面突出优点:预浸料可长期保管具有优良的综合性能,特别是在高温、高湿度下仍能坚持良好的力学性能成型方法多、消费效率高制品可反复加工、再生利用 因此，CFRTP自70年代初开发以来，越来越遭到各国注重，研

48、讨运用非常活泼，在航天、航空、汽车、化工、电子/电器等领域均得到运用，开展速度很快。近10年来，每年以25%的速度增长，开展速度比热固性复合资料高数倍。我国从80年代中后期也开展了CFRTP的研制任务，但是如今与兴隆国家相比，差距仍很大。然而，我国CFRTP的开展有着宏大的潜力，随着汽车、电子/电器工业的迅速开展，对CFRTP，特别是通用型CFRTP的需求会越来越大。因此在我国加快CFRTP的研制和应器具有重要的现实意义。大部分热塑性树脂都可作为CFRTP的基体，从通用树脂PP、PE、PVC到特种树脂PPS、PEEK等均可根据料的性能及本钱加以选用。纤维的种类及特点 纤维可以是各种纤维，如凯夫

49、拉Kevlar纤维、碳纤维、玻璃纤维以及高强聚乙烯纤维、硼纤维、氧化铝纤维和碳化硅纤维。加强纤维玻璃纤维、碳纤维和芳纶纤维是制造CFRTP的主要纤维种类。玻璃纤维由于其高强度、高模量，优良的耐热及低本钱，用量最大。用于CFRTP加强的玻璃纤维大多项选择用机械性能高、绝缘性能好的无碱玻璃纤维(E玻璃纤维)，并根据CFRTP制备方式的不同，纤维形状有：延续原丝针刺毡、单向随机玻纤毡、延续玻纤织物和短切原等。其中针刺毡用于制造热塑性复合资料时，由于毡中的纤维呈三维分布有利于树脂的流动，并在冲压制品时易排气，减少了制品的缺陷，因此是目前制造通用CFRTP的最重要加强资料。玻璃纤维毡加强热塑性复合资料(

50、GMT)是目前国际上极为活泼的复合资料开发种类之一。这是一种以热塑性树脂为基体，以长玻璃纤维或延续玻璃纤维毡为加强资料的复合资料，普通制成片状以半废品供应。用不同类型的玻璃纤维毡和热塑性树脂基体，可以组成多种多样的GMT资料，热塑性树脂也可以根据用途进展选择，普通PP作为热塑性基体运用最为广泛，这是由于它具有良好的本钱与性能之比；而GMT在再生利用方面获得的进展，在环保要求越来越严的未来开发运用中更具竞争力。目前华东理工大学聚合物加工研讨室已建成年产100150t的PP-GMT片材延续消费线，以替代进口资料。碳纤维是制备高性能CFRTP的重要原料。碳纤维具有高比强、高模量、耐磨、导电、耐高温，

51、长期受力不发生蠕变和疲劳等优点，用其加强的CFRTP主要用于航空、航天、医学、精细仪器及部分民用产品上。芳纶纤维也是以高强高模量的突出优点用于制造高性能热塑性复合资料，其拉伸模量远高于玻璃纤维且质轻，用芳纶纤维制造的CFRTP在很多领域得到运用，尤其是宇航工业。CFRTP的制备技术 CFRTP是以热塑性树脂对延续纤维进展浸渍而制得。由于热塑性树脂的熔体粘度普通都超越100NS/m2，很难使加强纤维获得良好浸渍。因此制备CFRTP的技术关键是如何处理热塑性树脂对延续加强纤维浸渍，对此，各国科学家进展了大量研讨，主要开发了溶液浸渍、熔融浸渍、粉末浸渍、悬浮浸渍、混编浸渍、反响浸渍以及混纤法等多种制

52、备技术。1.溶液浸渍制备技术 溶液浸渍技术是将树脂溶于适宜的溶剂，使其粘度下降到一定程度，然后采用热固性树脂浸渍时所采取的工艺来浸润纤维，最后经过加热使溶剂除去。这种制备技术工艺简便，设备简单，但存在的问题是溶剂必需除去，由于极少的剩余溶剂都有能够导致制品耐溶剂性的下降，此外在去除溶剂的过程中还存在物理分层、树脂纤维界面浸透以及溶剂能够聚集在纤维外表的小孔和空隙内等，呵斥树脂与纤维界面不好。虽然如此，一些采用其它制备技术不易浸渍的高性能树脂基复合资料的制备大多仍采用这一浸渍技术。虽然如此，一些采用其它制备技术不易浸渍的高性能树脂基复合资料的制备大多仍采用这一浸渍技术。普通的工艺流程如图。2.熔

53、体浸渍制备技术 熔体浸渍是将热塑性树脂加热熔融后来浸渍纤维的一种制备技术。早在1972年，美国PPG公司就采用此技术消费延续玻璃纤维毡加强聚丙烯复合资料，采用的工艺是将两层玻纤原丝针刺毡夹在三层聚丙烯层之间，其中间层是挤出机挤出的熔融树脂，上下两层树脂即可用挤出机挤出，也可直接用树脂薄膜，然后将这种夹置于高于树脂基体熔化温度下进展热压，随后使之冷却成型。熔融浸渍工艺 首先将纤维资料预热，再与挤出机挤出的热塑性树脂模层合，经过双带压机热压浸渍后，固结、冷却、切割成一定尺寸的片材。在该工艺过程中，预热的加强资料分层与根底的聚合物接触，再在双带压机内固结。目前这一技术已胜利地用延续玻纤毡加强PBT、

54、PET及PC等热塑性复合资料中，然而这种消费方法技术复杂、设备投资较大，一条年产万吨复合片材的消费线约需投资1千万美圆以上。熔体浸渍也可采用拉挤技术，即采用一种特殊构造的拉挤模头，使纤维束经过这一充溢高压熔体的模头时，反复多次接受交替的变化，促使纤维和熔体强迫性的浸渍，到达理想的浸渍效果，但这一方法只能用于消费长维加强粒料(长度普通切割成610mm)而非片材。3.粉末浸渍制备技术 粉末浸渍制备技术是在流化床中经过静电作用将树脂细粉吸附于纤维束中纤维单丝的外表，然后加热使粉末熔结在纤维的外表，最后在成型过程中使纤维得以浸润。适宜于这种技术的树脂细度以510m为宜，由于粉末直径与纤维直径相近时，可

55、以获得较佳的浸润效果。粉末浸渍技术的缺乏之处是浸润仅在成型加工过程中才干完成，且浸润所需的时间、温度、压力均依赖于粉末直径的大小及其分布情况。静电吸附工艺 图中“1为热塑性树脂薄膜，其厚度在0.011mm之间；“2为静电摩擦辊；“3为高压静电发生器，电压为1070kV；“4短切纤维，长度为550mm;5是以吸附有纤维的薄膜卷材；“6为热压区；“7为冷却区 流态流化床工艺 将一定粒度的树脂粉末放在容器中的多孔床上，经过空气是粉末流态化。再让延续纤维从容其中经过，实现为周围附着上树脂粉末。再经过切断其切成定长，落在保送汪带上，经过热轧区和冷却区后制成片材。4.悬浮浸渍制备技术 悬浮浸渍制备技术是法

56、国造纸公司Arjomari和英国WigginsTeape公司开发的，其工艺与造纸工艺类似。Arjomari公司将短切长度在625mm的玻璃纤维、树脂粉末和乳化剂一同分散在水中，成为水悬浮液，然后参与絮凝剂，使它们凝聚在液压成型机的滤网上，使凝聚物与水分别，所得毡状凝聚物进展热压，使之熔化成片。这种技术也可称为水溶液泡沫预浸技术其工艺过程可分为几个部分，工艺过程图如下介质悬浮工艺 首先将剪切后的纤维、树脂粉末和悬浮主机参与介质中，借助悬浮助剂和搅拌将纤维和树脂粉末均匀的分散在介质中。在将这种均匀的悬浮液经过流浆箱合成型网，滤去介质构成湿片，再经过枯燥、压轧构成热塑性片材。这种技术也可称为水溶液泡

57、沫预浸技术其工艺过程可分为几个部分，工艺过程流程图如下：Wiggins Teape公司那么采用泡沫体取代水，经过在悬浮液中参与适当的外表活性剂，并通入空气，构成泡沫体，然后使泡沫体摊铺在多孔送带上，构成湿毡，再经烘干，热压成片材。悬浮浸渍技术消费的预浸片材中，玻纤分布均匀，成型加工时预浸料流动性好，适宜制造复杂几何外形和薄壁构造制品。但与熔体浸渍制备方法一样，存在技术难度高，设备投资大的缺陷。目前仅国外少数大公司如美国 GEPlastics公司、Exxon公司、日本新日 铁 集 团 及 法 国 A r j o m a r i 公 司 和 英 国WigginsTeape公司等用该技术消费。5.混

58、编制备技术 混编制备技术是将纺成细丝的热塑性树脂与加强纤维制成混合纱，再进展进一步加工。这一技术始见于美国NASA合同制备碳纤维与PBT、PET和液晶聚合物(LCP)的混杂纤维束，并开展而来。混编技术最大优点是具有良好的加工性能，混合纱可以织成各种复杂外形，包括三维构造，也可以直接缠绕，制得性能优良的复合资料制品。以下图例举了几种混编预浸料的模型：混编制备技术制得的混编织物运用非常方便，质地柔软，具有良好的成型加工性能，可编织成所要求的产品界面外形，也可以直接运用。只需按要求铺制成规定的厚度，加温加压冷却后，即可制得所要求的复合资料。但由于制取极细的热塑性树脂纤维(10m)非常困难，同时编织过

59、程中易呵斥纤维损伤，限制了这一技术的应 用。6.反响浸渍制备技术 反响浸渍制备技术是利用单体或预聚体初始分子量小，粘度低及流动性好的特点使纤维与之一边浸润、一边反响，从而到达理想的浸渍效果。采用反响浸渍技术要求单体聚合速度快，反响易于控制。目前仅主要对聚氨酯、尼龙6等一些可以进展阴离子型聚合的体系进展了研讨，存在的主要问题是工艺条件比较苛刻、反响不易控制，尚不具有适用价值。华东理工大学对凯芙拉纤维/尼龙6热塑性复合资料进展了研制，利用低粘度的活化单体浸渍凯芙拉纤维织物，然后就地进展原位聚合制成热塑性复合资料。不仅处理了高粘度树脂熔体浸渍困难的问题，而且可以在加强纤维或其织物经优化陈列组合后原地

60、进展浸渍，得到高韧性抗冲击的热塑性复合资料。7.混纤法 混纤纱是一种纤维加强热塑性复合资料预混料方式，它是由加强纤维与热塑性树脂基纤维严密混合在一同构成的。混纤纱具有许多优点：两相纤维严密混合在一同，大大减小了浸渍中树脂流动的间隔，抑制了热塑性树脂基体浸渍的困难；两相纤维的比率容易调理并能准确控制；有良好的柔韧性和悬垂性，容易顺应复杂的外形；可机织、针织和编织加工制备预混料，也可以进展单向缠绕加工成单向板预混料。混纤预浸料加工方法是针对一些高性能热塑性基体塑料(如)具有高的熔融温度和熔融粘度引起的基体润湿、浸渍加强纤维以及预浸料适型性的问题而开发的新工艺方法，其中包括加强纤维与热塑性基体纤维混

61、合而成的混纤纱、织物混纤。这种新方法可以较益处理高分子量热塑性聚合物浸渍的问题，容易控制加强纤维和基体的比例，有良好的适型性。混纤预浸料作为热塑性复合资料的根底资料，其构造对复合资料的浸渍性能、力学性能有重要影响。在上述各种浸渍工艺中，就目前的工艺形状看，没有一种是非常完善的，或者明显优于其他的浸渍工艺，由于不同的运用领域，要运用不同的资料，必需根据所用的资料选取最正确的工艺。CFRTP的成型方法 采用上述工艺技术制备的CFRTP普通只是半废品预浸料，经过进一步成型加工才可制得最终产品。热塑性预浸料的成型加工与热固性预浸料(即片状模塑料SMC或团状模塑料)的成型加工相比有许多优越之处，如成型时

62、无化学变化、成型周期短，因此可运用快速成型方法。下面引见CFRTP的几种重要成型方法。1.冲压成型 冲压成型是经过将按模具大小裁切好的CFRTP预浸片材在加热炉内加热至高于树脂熔化的温度，然后送入压模中，快速热压成型。成型周期普通在几十秒至几分钟内完成。这种成型方法能耗、消费费用均较低，而消费效率高，是目前CFRTP的成型加工中最重要的一种成型方法。玻璃纤维毡加强热塑性复合资料 GMT制品成型是一种快速的紧缩模塑，常运用冲压一词描画其过程。GMT资料的冲压又分冷冲压和热冲压。前者的加工温度界于熔融温度和开场重结晶温度之间，普通比熔融温度低2030C，这样可将成型时间缩到15s。后者本质上是一种

63、流动成型过程，即一种层状被加热的、熔融复合资料的充模流动过程，一件制品需3060s制成。冲压成型的局限性是制品外形必需相对简单。热塑性塑料的紧缩模塑包括四个主要的步骤：坯料设计、资料加热、合模、冷却。2.辊压成型 辊压成型是金属成型加工中常见的工艺。用于CFRTP的片材加工时，把几层放好的预浸料在延续的根底上用远红外或电加热的方法加热软化，然后经过牵引经过热辊、冷却辊，从而逐渐成型为所需外形的制品。这种方法为延续成型，消费效率高，制品尺寸在长度方向不受限制。3.拉挤成型 拉挤成型普通用于对CFRTP薄带或纤维束(包括粉末包裹的纤维)进展成型加工。预浸料被预加热后，然后牵引经过一个或多个模具，最

64、后成型为最终外形的制品。目前这种方法主要用于成型几何外形较为规整的制品如杆、槽、梁等。自八十年代中期开场，人们对采用拉挤工艺制造延续纤维加强热塑性塑料复合资料CFRTP发生了兴趣，其缘由是CFRTP 具有很多优点：损伤容限高、可补塑、可焊接、生物相容性好、可回收、成型是无苯乙烯排放、无需固化反响和成型速度快等。虽然热塑性塑料拉挤成型具有上述无可争议的优点，但迄今未获商业运用。其缘由在于，这种工艺也遭到以下缺陷的制约：熔体粘度高、成型温度高、需求控制冷却、有蠕变行为和制品外表硬度低等。此外，热塑性塑料的拉挤速度迄今未获较大提高，因此其工艺速度仍落后于热固性塑料。4.真空模压成型 真空模压也是适用

65、于片状CFRTP的成型。成型时，将剪裁成要求尺寸的片材经预热后移到金属模具上，密封片材和金属模具的外周边，然后在模腔内抽真空，使片料铺贴在模腔上，冷却后脱模即得所需外形的制品。CFRTP的运用及开展前景 由于CFRTP与许多资料相比，优点很多，而缺陷较少，其运用越来越广。除延续碳纤维、芳纶纤维加强高性能热塑性复合资料已成为飞机、宇航和高技术领域不可短少的特种资料和新型构造资料外，延续玻璃纤维加强通用型热塑性复合资料也已在汽车、电子/电器、建筑、运输等领域中得到了运用，特别是在汽车行业的运用引人注目。欧美及日本的许多汽车厂家已大量运用CFRTP制造的汽车部件，如保险杆、发动机隔噪罩、座椅骨架、车

66、头灯、风扇、散热器格栅、仪表盘托架等等。国内也已有部分汽车厂家运用CFRTP制造汽车部件，如北京吉普已开场运用延续玻纤毡加强聚丙烯复合片材(欧洲称为GMT)制做汽车座垫板。1996年CFRTP在汽车工业方面的用量已超越3万t，估计到本世纪末，用量将超越4万t。CFRTP作为一种相对较新的复合资料，仍有不少问题有待处理，如进一步研讨开发新的低本钱的浸渍制备技术和成型加工方法，特别是大型和复杂构件成型方法的开发；开发新的加强资料和新的树脂基体，以提高复合资料及其制品的强度、刚度、耐热性和韧性等；开发新的纤维外表处置技术，提高纤维和基体界面的结合强度以及加快CFRTP制品再生利用的研讨等。假设在这些方面获得新的进展，那么这种复合资料将会获得更为广泛的运用，市场前景将更加宽广。谢 谢THANK YOU VERY MUCHContact:Prof.Muhuo Yu Dept.of Materials,Donghua University,1882 West Yan-an Road,Shanghai 200051,P.R.CHINA&FAX:021-62373507 :ymh6161163,yum