长纤维增强热塑性复合材料的研究进展1.docx

长玻纤增强热塑性复合材料的研究进展
贾娟花苑会林
（北京化工大学新型高分子材料的制备与加工北京市重点实验室，北京100029）

摘要：本文论述了热塑性复合材料的发展特点。主要介绍了长玻纤增强热塑性复合材料的传统加工工艺和新型加工工艺，以及长玻纤增强热塑性复合材料的应用及发展前景。
关键词：长玻纤增强热塑性复合材料加工工艺

ResearchAdvancedinLongGlassFiberReinforced
ThermoplasticComposites
Juan-huaJIA,Hui-linYUAN
（TheKeyLaboratoryofBeijingCityonPreparationandProcessingofNovelPolymerMaterials,BeijingUniversityofChemicalTechnology,Beijing100029,China）

Abstract:Inthispaper,characteristicsofthedevelopmentoflongglassfiberreinforcedthermoplasticcompositeswerereviewed.Thetraditionalandthenewprocessingtechnologywereintroduced.Andtheapplicationanddevelopingtrendoflongglassfiberreinforcedthermoplasticcompositeswerepresented.
Keywords:longglassfiber,reinforcement,thermoplasticcomposites,processingtechnology

近年来，随着高性能耐高温热塑性树脂的发展以及复合材料成型加工技术的不断成熟，热塑性复合材料已成为复合材料领域中最为引人注目的研究开发热点。热塑性复合材料之所以得到长足的发展，主要是由于它克服了热固性复合材料的一些缺点（如断裂韧性差、损伤容限比较低、吸湿、使用期短、成型加工周期长等）。热塑性复合材料具有较高的断裂韧性、耐化学药品及耐水性、热成型性能好，生产率高、成型方法多、工艺简单、生产周期短，并具有多次可加工性[1]。因此，在工业、交通运输、国防等领域的得到广泛的应用。
热塑性复合材料有长纤维增强型和短纤维增强型。长纤维比短纤维增强热塑性复合材料具有更好的机械性能和耐温性能，能更好的发挥增强剂的增强效果。目前，国内对短纤维增强复合材料的研究较多，而对长纤维增强的研究较少，这是因为长纤维增强热塑性复合材料的成型方法受到一定的限制，但从工程应用的角度来看，长纤维增强热塑性复合材料有着更广阔的发展前景。
1.长纤维和短纤维增强复合材料的比较
玻璃纤维增强热塑性复合材料根据玻璃纤维增强方式的不同,分为短玻纤(SFT)、长玻纤(LFT)和玻璃纤维毡(GMT)增强三种类型。
长纤维复合材料表现出比短纤维复合材料更佳的性能,可提高刚性、压缩强度、弯曲强度、耐蠕变性。另一个显著特点是冲击强度成倍提高。
纤维复合材料吸收冲击强度的方式有三种:纤维断裂、纤维拔出、树脂断裂。纤维长度增加,则纤维拔出消耗更多的能量,故有利于冲击强度的提高。另外纤维的端部是裂纹增长的引发点,长纤维端部的数量小,也使冲击强度提高。长纤维比短纤维增强热塑性塑料的热变形温度也有所提高。长纤维的纤维端头较少,填充性能好,长纤维混料在充入模具时相互缠结、翻转和弯曲,而不像短纤维混料那样沿流动方向排列,因此,长纤维混料模塑制品与短纤维混料的同样模塑制件相比,各向同性程度较高,平直度较好,翘曲较小。纤维长度并不是决定纤维复合材料性能的唯一因素[2],树脂对纤维的浸渍状况、纤维在基体中的分布以及纤维与基体的界面结合强度对复合材料的性能都存在重要的影响。
GMT是连续纤维或者长纤维增强热塑性复合材料,LFT的玻纤长度也可控制在4mm以上,这两者在性能上比SFT有了很大进步,而且与玻纤增强热固性复合材料相比(SMC、BMC和TMC),具有加工工艺简单,无环境污染,可回收利用等特点,因此LFT和GMT越来越受到人们重视。目前,LFT和GMT是玻纤增强热塑性复合材料研究和发展的两个主要方向,力求材料性能提高,成本降低。

图1SMC（SheetMoldingCompound）工艺

图2TMC（ThichMoldingCompound）工艺
表1纤维长度对增强效率的影响

力学性能纤维长度(mm)0.090.834.5612拉伸模量0.610.910．910.940.960.99弯曲模量0．690．890．970．960．960．96拉伸强度0.470.730.840.930.941弯曲强度0.