熱塑性復(fù)合材料是以玻璃纖維、碳纖維、芳綸纖維等增強(qiáng)各種熱塑性樹脂的總稱，國(guó)外稱FRTP（Fiber Rinforced Thermo Plastics）。由于熱塑性樹脂和增強(qiáng)材料種類不同，其生產(chǎn)工藝和制成的復(fù)合材料性能差別很大。
從生產(chǎn)工藝角度分析，塑性復(fù)合材料分為短纖維增強(qiáng)復(fù)合材料和連續(xù)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料兩大類：（1）短纖維增強(qiáng)復(fù)合材料 ①注射成型工藝；②擠出成型工藝；③離心成型工藝。（2）連續(xù)纖維增強(qiáng)及長(zhǎng)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料 ①預(yù)浸料模壓成型；②片狀模塑料沖壓成型；③片狀模塑料真空成型；④預(yù)浸紗纏繞成型；⑤拉擠成型。
熱塑性復(fù)合材料的特殊性能如下：
（1）密度小、強(qiáng)度高 熱塑性復(fù)合材料的密度為1.1～1.6g/cm3，僅為鋼材的1/5～1/7，比熱固性玻璃鋼輕1/3～1/4。它能夠以較小的單位質(zhì)量獲得更高的機(jī)械強(qiáng)度。一般來講，不論是通用塑料還是工程塑料，用玻璃纖維增強(qiáng)后，都會(huì)獲得較高的增強(qiáng)效果，提高強(qiáng)度應(yīng)用檔次。
（2）性能可設(shè)計(jì)性的自由度大 熱塑性復(fù)合材料的物理性能、化學(xué)性能、力學(xué)性能，都是通過合理選擇原材料種類、配比、加工方法、纖維含量和鋪層方式進(jìn)行設(shè)計(jì)。由于熱塑性復(fù)合材料的基體材料種類比熱固性復(fù)合材料多很多，因此，其選材設(shè)計(jì)的自由度也就大得多。
?。?/span>3）熱性能 一般塑料的使用溫度為50～100℃，用玻璃纖維增強(qiáng)后，可提高到100℃以上。尼龍6的熱變形溫度為65℃，用30%玻纖增強(qiáng)后，熱形溫度可提高到190℃。聚醚醚酮樹脂的耐熱性達(dá)220℃，用30%玻纖增強(qiáng)后，使用溫度可提高到310℃，這樣高的耐熱性，熱固性復(fù)合材料是達(dá)不到的。熱塑性復(fù)合材料的線膨脹系數(shù)比未增強(qiáng)的塑料低1/4～1/2，能夠降低制品成型過程中的收縮率，提高制品尺寸精度。其導(dǎo)熱系數(shù)為0.3～0.36W(㎡·K)，與熱固性復(fù)合材料相似。
（4）耐化學(xué)腐蝕性 復(fù)合材料的耐化學(xué)腐蝕性，主要由基體材料的性能決定，熱塑性樹脂的種類很多，每種樹脂都有自己的防腐特點(diǎn)，因此，可以根據(jù)復(fù)合材料的使用環(huán)境和介質(zhì)條件，對(duì)基體樹脂進(jìn)行優(yōu)選，一般都能滿足使用要求。熱塑性復(fù)合材料的耐水性優(yōu)于熱固性復(fù)合材料。
（5）電性能 一般熱塑性復(fù)合材料都具有良好的介電性能，不反射無(wú)線電電波，透過微波性能良好等。由于熱塑性復(fù)合材料的吸水率比熱固性玻璃鋼小，故其電性能優(yōu)于后者。在熱塑性復(fù)合材料中加入導(dǎo)電材料后，可改善其導(dǎo)電性能，防止產(chǎn)生靜電。
?。?/span>6）廢料能回收利用 熱塑性復(fù)合材料可重復(fù)加工成型，廢品和邊角余料能回收利用，不會(huì)造成環(huán)境污染。
由于熱塑性復(fù)合材料有很多優(yōu)于熱固性玻璃鋼的特殊性能，應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛，從國(guó)外的應(yīng)用情況分析，熱塑性復(fù)合材料主要用于車輛制造工業(yè)、機(jī)電工業(yè)、化工防腐及建筑工程等方面。
1、注射成型工藝
注射成型是熱塑性復(fù)合材料的主要生產(chǎn)方法，歷史悠久，應(yīng)用最廣。其優(yōu)點(diǎn)是：成型周期短，能耗最小，產(chǎn)品精度高，一次可成型開關(guān)復(fù)雜及帶有嵌件的制品，一模能生產(chǎn)幾個(gè)制品，生產(chǎn)效率高。缺點(diǎn)是不能生產(chǎn)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料制品和對(duì)模具質(zhì)量要求較高。根據(jù)目前的技術(shù)發(fā)展水平，注射成型的最大產(chǎn)品為5kg，最小到1g，這種方法主要用來生產(chǎn)各種機(jī)械零件，建筑制品，家電殼體，電器材料，車輛配件等。
2、擠出成型工藝
擠出成型是熱塑性復(fù)合材料制品生產(chǎn)中應(yīng)用較廣的工藝之一。其主要特點(diǎn)是生產(chǎn)過程連續(xù)，生產(chǎn)效率高，設(shè)備簡(jiǎn)單，技術(shù)容易掌握等。擠出成型工藝主要用于生產(chǎn)管、棒、板及異型斷面型等產(chǎn)品。增強(qiáng)塑料管玻纖增強(qiáng)門窗異型斷面型材，在我國(guó)有很大市場(chǎng)。
3、纏繞成型工藝
熱塑性復(fù)合材料的纏繞成型工藝原理和纏繞機(jī)設(shè)備與熱固性玻璃的一樣，不同的是熱塑性復(fù)合材料纏繞制品的增強(qiáng)材料不是玻纖粗紗，而是經(jīng)過浸膠（熱塑性樹脂）的預(yù)浸紗。因此，需要在纏繞機(jī)上增加預(yù)浸紗預(yù)熱裝置和加熱加壓輥。纏繞成型時(shí)，先將預(yù)浸紗加熱到軟化點(diǎn)，再與芯模的接觸點(diǎn)加熱，并加壓輥加壓，使其熔接成一個(gè)整體。
4、熱塑性復(fù)合材料拉擠成型
熱塑性復(fù)合材料的拉擠成型工藝與熱固性玻璃鋼的基本相似。只要把進(jìn)入模具前的浸膠方法加以改造，生產(chǎn)熱固性玻璃鋼的設(shè)備便可使用。生產(chǎn)熱塑性復(fù)合材料拉擠產(chǎn)品的增強(qiáng)材料有兩種：一種是經(jīng)過浸膠的預(yù)浸紗或預(yù)浸帶，另一種是未浸膠的纖維或纖維帶。
5、焊接層合法
此法系利用熱塑性復(fù)合材料的可焊性，生產(chǎn)復(fù)合材料板材。其方法如下：先在工作臺(tái)上壓鋪一層預(yù)浸料（一般寬500mm），鋪第二層浸料時(shí)，開動(dòng)壓輥的焊接器，使預(yù)浸料進(jìn)入壓輥下，焊接器使上下兩層預(yù)浸料在幾秒鐘內(nèi)同時(shí)受熱熔化，當(dāng)機(jī)器向前移動(dòng)時(shí)，預(yù)浸料在壓輥的壓力（0.3MPa）作用下粘合成一體。如此重復(fù)，可生產(chǎn)任意厚度的板材。
6、熱塑性片狀模塑料制品沖壓成型工藝
熱塑性片狀模塑制品沖壓成型與熱固性SMC壓制成型不同，它要先將坯料預(yù)熱，然后再放放模具加壓成型。
7、熱塑性復(fù)合材料的連接技術(shù)
熱塑性復(fù)合材料的連接方法很多，例舉如下：①鉚接 用于熱塑性復(fù)合材料鉚接用的鉚釘，一般都是用連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性塑料制造，最好是用拉擠棒材制造。施工時(shí)，鉚釘預(yù)熱到可以加壓塑變的溫度，鉚釘與孔徑應(yīng)能嚴(yán)密配合，不能大，也不能小。也可以用金屬螺栓。鉚接的優(yōu)點(diǎn)是耐沖擊性好，無(wú)電化學(xué)腐蝕，價(jià)格便宜。②焊接 熱塑性復(fù)合材料的焊接處理，是將被連接材料的焊接表面加熱到熔化狀態(tài)，然后搭接加壓，使之接成一體。復(fù)合材料焊接原理與塑料焊接相似，但必須注意焊接處的纖維增強(qiáng)效果不能降低很多。③管件對(duì)接焊 熱塑性復(fù)合材料管的對(duì)接焊方法有直接對(duì)接和補(bǔ)強(qiáng)對(duì)接焊兩種。這種連接方法的優(yōu)點(diǎn)是工藝簡(jiǎn)單，可在現(xiàn)場(chǎng)施工，不需對(duì)管子進(jìn)行機(jī)械加工，連接強(qiáng)度高，不易斷裂。缺點(diǎn)是成本高，工藝要求嚴(yán)格，要保證尺寸緊密配合。④纏繞焊接 用預(yù)浸帶沿焊縫手工或機(jī)械纏繞，同是用火焰噴槍對(duì)接觸點(diǎn)加熱熔融，使之與被連接件粘牢。選擇預(yù)浸帶時(shí)，要注意纖維的方向和含量。此法較實(shí)用，被連接材料能保留較好的性能，但易出現(xiàn)加熱不均的現(xiàn)象。⑤薄板超聲波焊接 此法是用超聲波對(duì)被連接處進(jìn)行加熱焊接，一般能夠獲得較高的連接強(qiáng)度。
從生產(chǎn)工藝角度分析，塑性復(fù)合材料分為短纖維增強(qiáng)復(fù)合材料和連續(xù)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料兩大類：（1）短纖維增強(qiáng)復(fù)合材料 ①注射成型工藝；②擠出成型工藝；③離心成型工藝。（2）連續(xù)纖維增強(qiáng)及長(zhǎng)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料 ①預(yù)浸料模壓成型；②片狀模塑料沖壓成型；③片狀模塑料真空成型；④預(yù)浸紗纏繞成型；⑤拉擠成型。
熱塑性復(fù)合材料的特殊性能如下：
（1）密度小、強(qiáng)度高 熱塑性復(fù)合材料的密度為1.1～1.6g/cm3，僅為鋼材的1/5～1/7，比熱固性玻璃鋼輕1/3～1/4。它能夠以較小的單位質(zhì)量獲得更高的機(jī)械強(qiáng)度。一般來講，不論是通用塑料還是工程塑料，用玻璃纖維增強(qiáng)后，都會(huì)獲得較高的增強(qiáng)效果，提高強(qiáng)度應(yīng)用檔次。
（2）性能可設(shè)計(jì)性的自由度大 熱塑性復(fù)合材料的物理性能、化學(xué)性能、力學(xué)性能，都是通過合理選擇原材料種類、配比、加工方法、纖維含量和鋪層方式進(jìn)行設(shè)計(jì)。由于熱塑性復(fù)合材料的基體材料種類比熱固性復(fù)合材料多很多，因此，其選材設(shè)計(jì)的自由度也就大得多。
?。?/span>3）熱性能 一般塑料的使用溫度為50～100℃，用玻璃纖維增強(qiáng)后，可提高到100℃以上。尼龍6的熱變形溫度為65℃，用30%玻纖增強(qiáng)后，熱形溫度可提高到190℃。聚醚醚酮樹脂的耐熱性達(dá)220℃，用30%玻纖增強(qiáng)后，使用溫度可提高到310℃，這樣高的耐熱性，熱固性復(fù)合材料是達(dá)不到的。熱塑性復(fù)合材料的線膨脹系數(shù)比未增強(qiáng)的塑料低1/4～1/2，能夠降低制品成型過程中的收縮率，提高制品尺寸精度。其導(dǎo)熱系數(shù)為0.3～0.36W(㎡·K)，與熱固性復(fù)合材料相似。
（4）耐化學(xué)腐蝕性 復(fù)合材料的耐化學(xué)腐蝕性，主要由基體材料的性能決定，熱塑性樹脂的種類很多，每種樹脂都有自己的防腐特點(diǎn)，因此，可以根據(jù)復(fù)合材料的使用環(huán)境和介質(zhì)條件，對(duì)基體樹脂進(jìn)行優(yōu)選，一般都能滿足使用要求。熱塑性復(fù)合材料的耐水性優(yōu)于熱固性復(fù)合材料。
（5）電性能 一般熱塑性復(fù)合材料都具有良好的介電性能，不反射無(wú)線電電波，透過微波性能良好等。由于熱塑性復(fù)合材料的吸水率比熱固性玻璃鋼小，故其電性能優(yōu)于后者。在熱塑性復(fù)合材料中加入導(dǎo)電材料后，可改善其導(dǎo)電性能，防止產(chǎn)生靜電。
?。?/span>6）廢料能回收利用 熱塑性復(fù)合材料可重復(fù)加工成型，廢品和邊角余料能回收利用，不會(huì)造成環(huán)境污染。
由于熱塑性復(fù)合材料有很多優(yōu)于熱固性玻璃鋼的特殊性能，應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛，從國(guó)外的應(yīng)用情況分析，熱塑性復(fù)合材料主要用于車輛制造工業(yè)、機(jī)電工業(yè)、化工防腐及建筑工程等方面。
1、注射成型工藝
注射成型是熱塑性復(fù)合材料的主要生產(chǎn)方法，歷史悠久，應(yīng)用最廣。其優(yōu)點(diǎn)是：成型周期短，能耗最小，產(chǎn)品精度高，一次可成型開關(guān)復(fù)雜及帶有嵌件的制品，一模能生產(chǎn)幾個(gè)制品，生產(chǎn)效率高。缺點(diǎn)是不能生產(chǎn)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料制品和對(duì)模具質(zhì)量要求較高。根據(jù)目前的技術(shù)發(fā)展水平，注射成型的最大產(chǎn)品為5kg，最小到1g，這種方法主要用來生產(chǎn)各種機(jī)械零件，建筑制品，家電殼體，電器材料，車輛配件等。
2、擠出成型工藝
擠出成型是熱塑性復(fù)合材料制品生產(chǎn)中應(yīng)用較廣的工藝之一。其主要特點(diǎn)是生產(chǎn)過程連續(xù)，生產(chǎn)效率高，設(shè)備簡(jiǎn)單，技術(shù)容易掌握等。擠出成型工藝主要用于生產(chǎn)管、棒、板及異型斷面型等產(chǎn)品。增強(qiáng)塑料管玻纖增強(qiáng)門窗異型斷面型材，在我國(guó)有很大市場(chǎng)。
3、纏繞成型工藝
熱塑性復(fù)合材料的纏繞成型工藝原理和纏繞機(jī)設(shè)備與熱固性玻璃的一樣，不同的是熱塑性復(fù)合材料纏繞制品的增強(qiáng)材料不是玻纖粗紗，而是經(jīng)過浸膠（熱塑性樹脂）的預(yù)浸紗。因此，需要在纏繞機(jī)上增加預(yù)浸紗預(yù)熱裝置和加熱加壓輥。纏繞成型時(shí)，先將預(yù)浸紗加熱到軟化點(diǎn)，再與芯模的接觸點(diǎn)加熱，并加壓輥加壓，使其熔接成一個(gè)整體。
4、熱塑性復(fù)合材料拉擠成型
熱塑性復(fù)合材料的拉擠成型工藝與熱固性玻璃鋼的基本相似。只要把進(jìn)入模具前的浸膠方法加以改造，生產(chǎn)熱固性玻璃鋼的設(shè)備便可使用。生產(chǎn)熱塑性復(fù)合材料拉擠產(chǎn)品的增強(qiáng)材料有兩種：一種是經(jīng)過浸膠的預(yù)浸紗或預(yù)浸帶，另一種是未浸膠的纖維或纖維帶。
5、焊接層合法
此法系利用熱塑性復(fù)合材料的可焊性，生產(chǎn)復(fù)合材料板材。其方法如下：先在工作臺(tái)上壓鋪一層預(yù)浸料（一般寬500mm），鋪第二層浸料時(shí)，開動(dòng)壓輥的焊接器，使預(yù)浸料進(jìn)入壓輥下，焊接器使上下兩層預(yù)浸料在幾秒鐘內(nèi)同時(shí)受熱熔化，當(dāng)機(jī)器向前移動(dòng)時(shí)，預(yù)浸料在壓輥的壓力（0.3MPa）作用下粘合成一體。如此重復(fù)，可生產(chǎn)任意厚度的板材。
6、熱塑性片狀模塑料制品沖壓成型工藝
熱塑性片狀模塑制品沖壓成型與熱固性SMC壓制成型不同，它要先將坯料預(yù)熱，然后再放放模具加壓成型。
7、熱塑性復(fù)合材料的連接技術(shù)
熱塑性復(fù)合材料的連接方法很多，例舉如下：①鉚接 用于熱塑性復(fù)合材料鉚接用的鉚釘，一般都是用連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性塑料制造，最好是用拉擠棒材制造。施工時(shí)，鉚釘預(yù)熱到可以加壓塑變的溫度，鉚釘與孔徑應(yīng)能嚴(yán)密配合，不能大，也不能小。也可以用金屬螺栓。鉚接的優(yōu)點(diǎn)是耐沖擊性好，無(wú)電化學(xué)腐蝕，價(jià)格便宜。②焊接 熱塑性復(fù)合材料的焊接處理，是將被連接材料的焊接表面加熱到熔化狀態(tài)，然后搭接加壓，使之接成一體。復(fù)合材料焊接原理與塑料焊接相似，但必須注意焊接處的纖維增強(qiáng)效果不能降低很多。③管件對(duì)接焊 熱塑性復(fù)合材料管的對(duì)接焊方法有直接對(duì)接和補(bǔ)強(qiáng)對(duì)接焊兩種。這種連接方法的優(yōu)點(diǎn)是工藝簡(jiǎn)單，可在現(xiàn)場(chǎng)施工，不需對(duì)管子進(jìn)行機(jī)械加工，連接強(qiáng)度高，不易斷裂。缺點(diǎn)是成本高，工藝要求嚴(yán)格，要保證尺寸緊密配合。④纏繞焊接 用預(yù)浸帶沿焊縫手工或機(jī)械纏繞，同是用火焰噴槍對(duì)接觸點(diǎn)加熱熔融，使之與被連接件粘牢。選擇預(yù)浸帶時(shí)，要注意纖維的方向和含量。此法較實(shí)用，被連接材料能保留較好的性能，但易出現(xiàn)加熱不均的現(xiàn)象。⑤薄板超聲波焊接 此法是用超聲波對(duì)被連接處進(jìn)行加熱焊接，一般能夠獲得較高的連接強(qiáng)度。
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