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1、聚合物工程系聚合物加工成型研究室 科研项目简介苑会林北京化工大学材料科学与工程学院电话：010-6442109513901251123传真：010-64419437Email：yuanhuil@263.net通信地址：北京市北三环东路15号57信箱邮政编码：1000291长玻纤增强热塑性复合材料的研究进展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。3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.
2、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0.460.570.880.910.940.98Charpy冲击强度23℃0.080.280.650.750.8514长短纤维的比较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。GMT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。5SMC工艺图1SMC（SheetMoldingC
3、ompound）工艺6TMC工艺图2TMC（ThichMoldingCompound）工艺72.长玻纤增强热塑性复合材料加工工艺的发展1-喂丝架;2-树脂浸渍槽;3-干燥箱;4-压辊;5-光检测系统;6-预浸料溶液浸渍法图3溶液浸渍工艺流程8熔融浸渍法图4热熔胶膜法预浸工艺原理1-下刮刀;2-纤维;3-上刮刀;4-顶纸放卷;5-压辊;6-牵引辊;7-顶纸收卷;8-产品收卷;9-冷却板;10-夹辊;11-加热板;12-底纸收卷9悬浮液浸渍法图5悬浮液浸渍法制备玻璃纤维增强热塑性树脂基复合材料10流态化床浸渍工艺流化床浸渍工艺是使每束纤维或织物通过一个有树脂粉末的
4、流化床,树脂粉末悬浮于一股或多股气流中,气流在控制的压力下穿过纤维,所带的树脂粉末沉积在纤维上,随后经过熔融炉使树脂熔化并粘附在纤维上,再经过冷却成型段,使其表面均匀、平整,冷却后收卷。11静电流态化床工艺静电粉末喷涂流化床工艺是在流化床工艺的基础上,增加了静电场的作用,使树脂粉末带电,从而大大增加了树脂在增强体上的沉积和对增强体的附着作用。12长玻纤增强热塑性复合材料新的 加工方法Truckenmüller和Fritz直接将连续无捻粗纱引入一台普通注塑机,在注塑机上安装了一个塑化单元,直接注塑成型的玻纤增强PA66。TakeshiMoriwaki用短切玻纤与
5、PA66直接注塑,所用注塑机的螺杆和料筒是特殊设计的,螺杆由三部分组成:进料段、塑化段、计量段。塑化段的螺杆是多螺纹的,而在料筒内壁开有四个平行的槽,这种结构的注塑机有利于纤维与聚合物熔体的混合,并降低混合过程中纤维的断裂。13长玻纤增强热塑性复合材料新的 加工方法KruppWemer＆Pfleiderer公司采用两台挤出机和一个特殊设计的浸渍混合头生产的LFT材料，纤维长度在0.8～4mm之间，平均长度2.5mm。Dieffenbacher公司也开发了一种先进的长纤维增强热塑性复合材料的生产加工技术。其工艺过程是：通过一个独特的挤出体系将粗纱和热塑性树脂塑炼
6、，熔体混合物由挤出体系挤出后直接进入模具，压缩模塑成型，此种材料称为MCA,MCA的性能与GMT相近。但MCA材料是一步加工成型，该工艺过程易于控制，而且可以添加各种添加剂，成型压力低，工艺成本低。14长玻纤增强热塑性复合材料新的 加工方法OwensComing和DSM合作，通过挤出机采用传统的电缆包覆工艺制造预浸带，然后切成6mm的粒子用于注射成型。该技术可以使注射成型产品的玻纤长度保持在6mm,从而在降低玻纤的断裂程度方面取得突破。15玻璃纤维增强热塑性复合材料在承压输配水管道上的应用图6大口径塑料管道16克拉管图7德国克拉管工艺制管现场17连续长纤维缠绕
7、增强塑料管材”专利北京化工大学发明的“连续长纤维缠绕增强塑料管材”专利（专利申请号2005100632093）其主要特征是采用连续长纤维增强高密度聚乙烯、聚丙烯和聚氯乙烯等热塑性塑料，缠绕成型制造承压塑料管，特别是大口径塑料管，设计压力可达到1.2MPa，设计壁厚可比同类塑料管的壁厚减少10～50%，具有强度高（可达到环应力强度为20～30MPa）、成本低、质量轻的特点。18纤维包覆截面图8.连续长纤维增强热塑性塑料管材的纤维包覆截面示意图19连续长纤维增强热塑性塑料管材截面图9.连续长纤维增强热塑性塑料管材截面图20玻璃纤维增强热塑性复合材料在汽车 工业中的
8、应用图10玻璃纤维增强PP风扇叶21玻
