高性能長纖維增強熱塑性塑料研究與應(yīng)用進展

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1、方鯤,等:高性能長纖維增強熱塑性理料研兜與應(yīng)用進展319高性能長纖維增強熱塑性塑料研究與應(yīng)用進展方鯤曹傳寶朱鶴孫白樹林(北京理工大學(xué)材料科學(xué)研究中心.北京l㈣5)(北京大學(xué)工掌院先進材料與縮米技術(shù)系。北京100871)摘要綜速近年來長纖維增強熱塑性(LFRT)塑料的研究與開發(fā)進展,分別從發(fā)展經(jīng)歷、分類、結(jié)構(gòu)特點、制備方岳、增強樹脂、增強纖維、·睦能優(yōu)勢、成型加工、應(yīng)用和技術(shù)發(fā)展等方面進行了介紹,井提出了未來的發(fā)展趨勢。關(guān)鍵詞長纖雛增強熱塑性塑料性能成型加工20世紀60年代,短纖維增強熱塑性(SFRT)塑工業(yè)界的廣泛重視,

2、爭先進行開發(fā)和生產(chǎn)。料實現(xiàn)了工業(yè)化生產(chǎn),且強度、剛度和尺寸穩(wěn)定性均鑒于LFRT塑料具有的優(yōu)異性能和廣闊的應(yīng)用優(yōu)于未增強的聚臺物,并占據(jù)熱塑性塑料市場中的前景,對其開展深入的系統(tǒng)研究,無論對學(xué)術(shù)理論研多數(shù)份額。在擠出機混煉過程中,纖維在螺桿與機究還是對工程應(yīng)用,以及對提升國內(nèi)復(fù)合材料的工筒之間受到剪切、擠壓和磨損的共同作用而造成很業(yè)生產(chǎn)與應(yīng)用水平都具有十分重要的研究意義與巨大損傷,使纖維長度減至0.2一I.0rain(一般低于大的經(jīng)濟價值。筆者現(xiàn)綜述近年來國內(nèi)外LFRT塑0.5mm);在注射模塑過程中,纖維在注塑機內(nèi)又會料

3、的技術(shù)研究與開發(fā)進展,將分別從發(fā)展經(jīng)歷、分被二次磨損,長度進一步減短,極大地降低了纖維的類、結(jié)構(gòu)特點、性能優(yōu)勢、制備方法、基體樹脂、增強增強作用。因此SFRT塑料多用于非承力結(jié)構(gòu)部纖維、成型加工、薪技術(shù)發(fā)展和工程應(yīng)用等方面進行件,很難作為工程結(jié)構(gòu)部件應(yīng)用”。2J。介紹,并提出未來的發(fā)展趨勢。為了提高綜合性能,克服SFRT塑料性能存在1LFRT塑料的發(fā)展經(jīng)歷的不足與缺陷,國外又相繼研究與開發(fā)出具有突出20世紀80年代初期,美國復(fù)合材料制品公司高性能的長纖維增強熱塑性(LFRT)塑料。20世紀(cPD最早提出了LFRT塑料的

4、理論設(shè)計概念。并進70年代中期,美國最早開展長玻璃纖維氈增強聚丙行了制備研究與產(chǎn)品開發(fā)。由于連續(xù)長纖維浸漬與烯(PP)的熱塑性片材塑料(crcr)的研究與開發(fā),從分散的核心技術(shù)沒有很好地解決,以及LFRT塑料而揭開了LFRT塑料工業(yè)化生產(chǎn)的序幕。80年代初的注塑、模壓成型工藝及生產(chǎn)設(shè)備還相對十分落后。期,國際復(fù)合材料市場上首次出現(xiàn)LFRT塑料粒料,再加上當時SFRT塑料、填充塑料及工程塑料改性如美國GE公司(LNP)的Verton粒料和泰科納公司技術(shù)的研究及應(yīng)用已取得成功,工業(yè)化生產(chǎn)獲得普的Celstran粒料.主要用于

5、注塑高性能LFRT塑料零遍應(yīng)用,從而導(dǎo)致LFRT塑料新技術(shù)的研究與開發(fā)部件制品;90年代初,德國研究與開發(fā)成功了直接進程十分緩慢”4o。法LFRT塑料的成型加工新技術(shù)(在線復(fù)合,ⅡT.20世紀90年代中期,隨著汽車工業(yè)的快速發(fā)D),減少了使用半成品成型時需要再次加熱的工藝展,以及對環(huán)保及節(jié)能意識的增強,尤其是全球不斷環(huán)節(jié),簡化了生產(chǎn)制造工藝,降低了生產(chǎn)能耗和制造呈現(xiàn)的能源危機和石油漲價,促使汽車輕量化成為成本。LFRT塑料制備與應(yīng)用的快速發(fā)展已引起了汽車工業(yè)發(fā)展的必然趨勢。因此可循環(huán)使用的環(huán)保全球復(fù)合材料界與工業(yè)部門(如

6、汽車零配件制造商型LFRT塑料的研究與開發(fā)、應(yīng)用又重新引起人們和汽車整車裝配廠)的高度關(guān)注,普遍看好其發(fā)展的高度重視。應(yīng)用前景”J。近年來,國內(nèi)外許多科研單位和公司對LFRTLFRT塑料是近年來取得突破進展的高性能新塑料進行了大量的研究、開發(fā)與工業(yè)化生產(chǎn)。目前材料,具有高強度、高剛度、尺寸穩(wěn)定、低翹曲度、使美國GE公司、RTP公司、Ticona公司,英國ICI公用壽命長、耐蠕變性能優(yōu)良等顯著特點,可以彌補或司、Imhotep公司,日本Daical公司,北歐化工公司,取代SFRT塑料的許多不足與缺點。采用長纖維增歐文斯科寧

7、公司,法國圣可班公司、AI:iomari公司,強技術(shù)是實現(xiàn)通用塑料和工程塑料達到高性能化目韓國三博公司,沙特石化公司等世界著名化工原材標的關(guān)鍵核心技術(shù),已引起國內(nèi)外復(fù)合材料科研與料企業(yè)已能夠工業(yè)化生產(chǎn)LFRT塑料。環(huán)保、節(jié)能、2007年中國工程塑料復(fù)合材料技術(shù)研討會論文集汽車輕量化已成為LFRT塑料制備與應(yīng)用快速發(fā)展盡可能地不要損傷纖維,并保持纖維原有的長度,則的主要推動力。2002年國外的LFRT塑料產(chǎn)量就已可得到高強度、高韌性制品,特別適合于生產(chǎn)具有復(fù)經(jīng)達到6萬一10萬t/a(其中PP占56%、PA占雜結(jié)構(gòu)的高性能結(jié)

8、構(gòu)組裝件。32%)。從地區(qū)分布看,歐美占LFRT塑料用量的(2)模壓工藝先將LFRT塑料粒料進行預(yù)塑92%,并保持30%以上的增長率。2006年歐洲地區(qū)化,然后再放人模具中壓制成型。模壓工藝可生產(chǎn)LFRT塑料用量接近14萬一22萬t,增長率超過大尺寸、形狀簡潔、高強度、耐沖擊性的直接制品,特42%。經(jīng)過近幾年的快速發(fā)

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