高性能热塑性树脂基复合材料的研究进展.pdf

第2期纤维复合材料No1252

2005年6月FIBERCOMPOSITESJun1,2005

综述

高性能热塑性树脂基复合材料的研究进展

陈平于祺孙明陆春

(大连理工大学化工学院高分子材料系,116012)

摘要近些年来,纤维增强热塑性树脂基复合材料已逐步发展成为复合材料中一个高性能、低成本的新型材料
家族。本文主要介绍了各种高性能工程塑料和增强纤维的发展,连续纤维增强热塑性树脂的浸渍工艺及成型工
艺,最后还介绍了热塑性纤维复合材料的发展趋势。
关键词热塑性树脂;高性能;纤维增强;复合材料

AdvancesinHighPerformanceFRTPComposites

ChenPingYuQiSunMingLuChun
(DepartmentofPolymerScienceandMaterial,DalianUniversityofTechnology,Dalian,116012)
ABSTRACTInrecentyears,fiberreinforcedthermoplasticcompositematerialshasbecomeanewfamilymemberofcomposites
withhighperformanceandlowcostmaterials.Thispapermainlyintroducesthedevelopmentofhighperformancethermoplasticand
reinforcedfiber,theimpregnatingprocessandformingtechniquesofthethermoplasticresinreinforcedwiththecontinuousfiber.At
last,thedevelopingtrendofthethermoplasticcompositesisalsointroduced.
KEYWORDSthermoplasticresin;highperformance,fiberreinforced;composites

1前言
2高性能FRTP的组成
自50年代树脂基复合材料问世以后的几十年
FRTP材料主要由树脂基体和增强纤维两部分
来,一直以热固性树脂基复合材料为主流发展着。
组成,所以复合材料的发展与热塑性树脂和增强纤
进入90年代,随着科学技术的迅猛发展,以通用工
维的发展是分不开的。其中树脂基体赋予了FRTP
程塑料和高性能工程塑料为基体树脂的热塑性复合
优良的力学性能、热性能、耐化学腐蚀性和易加工性
材料越来越受到人们的关注。
能;而增强纤维则主要决定了复合材料的机械性能。
树脂基纤维复合材料是树脂基复合材料的主要
种类。热塑性纤维复合材料(FRTP)与热固性纤维2.1热塑性树脂基体
复合材料(FRP)相比,具有:(1)韧性比较高;(2)成大部分热塑性树脂都可作为FRTP的基体,但
型加工周期比较短;(3)可重复使用;(4)维修方便;作为高性能FRTP材料的树脂基体,对树脂的耐热
(5)有类似于金属的加工特性;(6)成本低等优点。性和机械强度都有较高的要求。如在航天、航空领
所以FRTP自70年代初开发以来,越来越受到各国域中使用,要求复合材料所采用的热塑性树脂的Tg
重视,研究应用十分活跃,在航天、航空、汽车、化工、应大于177e,在机械强度方面,通常要求抗张强度
电子P电器等领域均得到应用,发展速度很快。近10大于70MPa,抗张模量大于2GPa,个别要求能分别
年来,每年年均以25%的速度增长,发展速度比热达到100MPa和3GPa[2]。
固性复合材料高数倍[1]。因此,世界各国兑相开发各种高强度、高耐热的
近些年,随着高性能工程塑料的研制开发,先进树脂基体。例如英国ICI公司和美国DuPont公司开
的复合成型工艺的发展与完善,高性能FRTP已成发出的聚醚醚酮(PEEK)树脂(其熔点高达334~
为研究的热点。本文从树脂基体与增强纤维、预浸380e,其长期使用温度为240~260e);德国Hoe-
料的制作工艺、成型工艺、发展趋势等方面介绍了高chest开发的聚醚酮(PEK)树脂;美国Phillips还开发
性能热塑性纤维复合材料的研究进展。了聚苯硫醚(PPS)、液晶聚合物等高性能树脂基体。
2期陈平等:高性能热塑性树脂基复合材料的研究进展53

在国内,长春应化所和吉林大学等单位在聚醚砜的耐热性以及良好的回弹性、耐化学腐蚀性,因此,
(PES)、聚醚酮(PEK)等的主链上引入侧基,开发出玻璃纤维在军工、民用、火箭发动机壳体、飞机以及
了可溶性酚酞侧基聚醚砜(PES-C)、酚酞侧基聚醚耐腐蚀性装置中应用较多。表2为几种玻璃纤维的
酮(PEK-C);大连理工大学高分子材料系在/八#性能比较。