連續(xù)纖維增強熱塑性復(fù)合材料的制備與成型

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1、萬方數(shù)據(jù)萬方數(shù)據(jù)萬方數(shù)據(jù)萬方數(shù)據(jù)維結(jié)構(gòu)，也可以直接纏繞，制得性能優(yōu)良的復(fù)合材料。但該技術(shù)不適用于玻纖材料的復(fù)合以及日用品或低溫?zé)崴苄怨こ滩牧系某尚?。目前，混編紗主要有混合紗、包芯紗和包纏紗m13種。1．7反應(yīng)浸漬法反應(yīng)浸漬法是利用單體或預(yù)聚體初始分子量小，黏度低及流動性好的特點，使纖維與之邊浸潤邊反應(yīng)，從而達到理想的浸漬效果。采用反應(yīng)浸漬技術(shù)要求單體聚合速度快，反應(yīng)易于控制。目前主要對聚氨酯、尼龍6等一些可以進行陰離子型聚合的體系進行了研究，但其工藝條件比較苛刻、反應(yīng)不易控制，尚不具有實用價值。2連續(xù)纖維增強熱塑性塑料制件的成型工藝采用上述工藝技術(shù)制備的CFI

2、ⅡP片材只是半成品——預(yù)浸料，通過進一步成型加工才可制得最終產(chǎn)品。熱塑性片材的成型加工與熱固性片材的成型加工相比有許多優(yōu)越之處，如成型時無化學(xué)變化、成型周期短，因而可使用快速成型方法。下面介紹CFRTP的幾種重要成型方法。2．1固相壓制成型固相壓制成型可以用于半結(jié)晶聚合物基材的制件成型。首先將片材裁剪成坯料，然后將坯料放入加熱器中加熱至低于基材黏流溫度10～20℃，裝入模具內(nèi)，快速合模加壓，在模具內(nèi)冷卻定型后出模，修邊，成品。固相成型需要考慮的主要因素是制件能夠快速生產(chǎn)，通常要求在15s之內(nèi)完成制件的壓制成型。主要技術(shù)問題是確定加工溫度范圍，使片材能夠有效的壓

3、制成型。固態(tài)壓制成型工藝的成型壓力小于10MPa，一般用于制造形狀簡單的制品。該工藝的特點是成型周期短、生產(chǎn)效率高、收縮率低、模具費用低、能成型形狀復(fù)雜的大型制品。固相壓制成型對制件的限制是要求沒有大的凹陷、深加強筋和復(fù)雜的幾何形狀。其壓制成型工藝流程圖，見圖1。2．2熔體壓制成型壓制成型是通過將按模具大小裁切好的CFRTP預(yù)浸片材在加熱爐內(nèi)加熱至高于樹脂熔化的溫度，然后送入壓模中，快速熱壓成型，冷卻定型制得制品，流動態(tài)壓制成型的壓力一般在10～20MPa。成型周期一般在幾十秒至幾分鐘內(nèi)完成。它適用于厚度和密度變化大、有凸臺或凹槽等形狀復(fù)雜的制品，也適用于制造

4、有金屬預(yù)埋件的制品。這種成型方法能耗、生產(chǎn)費用均較低，而生產(chǎn)效率高，是目前cFRTP的成型加工中最重要的一種成型方法。合模壓力按下式計算[201：礎(chǔ)(鼻+㈦㈥式中，p為成型總壓力，MPa；鼻為模具平面部分面積，cm2；E為模具側(cè)面面積，cm2；七為實驗常數(shù)，一般在10～20MPa。2．3真空模塑成型真空模壓也是適用于片狀cFRTP的成型。成型時，將剪裁成要求尺寸的片材經(jīng)預(yù)熱后移到金屬模具上，密封片材和金屬模具的外周邊，然后在模腔內(nèi)抽真空，使片料鋪貼在模腔上，冷卻后脫模即得所需形狀的制品。VanDine等【2l】使用真空輔助傳遞模塑來成型玻璃纖維增強酞吡呤樹脂基

5、復(fù)合材料，Hsiao【221使用有限元法分析了真空輔助傳遞模塑成型玻璃纖維增強酞吡呤樹脂基復(fù)合蕊圈1豫漫片材壓惻成型工藝瀛租圈Fig1ThepressuremOuIdingflOwchartOfprepregsheel37萬方數(shù)據(jù)38材料，結(jié)果表明此方法效果良好。2．4流動模塑成型矗田2曩浸纖維拉擠成盈工藝漉疆圈Fig．2ThepuIlrusiOnmOuldingfIowchartofprepreg州ber流動模塑可以生產(chǎn)更為復(fù)雜的制件。它是采用熱塑性樹脂預(yù)浸料在模具內(nèi)加熱加壓成型復(fù)合材料的一種成型工藝，其工藝參數(shù)主要有溫度、壓力和時間，這些參數(shù)主要取決于熱塑

6、性樹脂的類型和復(fù)合材料的產(chǎn)品形狀。對于完全浸漬的熱塑性基體，僅僅需要熔化聚合物并使用適當(dāng)?shù)膲毫?，將預(yù)浸料壓制成復(fù)合材料制品。一般模壓成型的壓力為0．7～2．OMPa，在成型溫度下僅需幾分鐘。其加熱和傳送系統(tǒng)同熔體壓制工藝所用的系統(tǒng)類似。兩個系統(tǒng)制件的主要區(qū)別是：流動模塑成型生產(chǎn)的制件的復(fù)雜程度更高，因此所需的生產(chǎn)周期也更長。cakmak等【23】設(shè)計了三瓣模代替?zhèn)鹘y(tǒng)的配套壓模來成型連續(xù)碳纖維增強PEEK復(fù)合材料制件，大大縮短了成型周期。幾種高性能熱塑性樹脂的成型條件，見表2【201。蕊囊2幾種熱曩性樹臆疆漫科的成墨糸件Tab．2ThemouIdjngcondi

7、liOnsOfprepregsOfseVeraIkinds0flhermODlasticresin2．5拉擠成型拉擠工藝是一種能夠經(jīng)濟的連續(xù)生產(chǎn)復(fù)合材料的典型制造工藝。拉擠成型技術(shù)是制造高纖維體積含量、高性能低成本復(fù)合材料的一種連續(xù)的自動化生產(chǎn)工藝。它是將增強材料經(jīng)樹脂浸漬，再經(jīng)過具有一定截面形狀的成型模具并使之在模具內(nèi)固化成型，然后將制品拉出模具的成型工藝。拉擠成型工藝有兩種：一種是預(yù)浸纖維拉擠成型工藝，即先用熱塑性樹脂浸漬纖維，制得預(yù)浸纖維，再用預(yù)浸纖維進行拉擠成型；另一種是用纖維直接進行拉擠成型。預(yù)浸纖維拉擠成型工藝流程，如圖2所示。預(yù)浸纖維在進入拉擠模

8、具之前，必須加熱至樹脂基體呈黏流態(tài)，在