热塑性复合材料的分类及特性
热塑性复合材料的加工技术现状应用及发展趋势
热塑性复合材料的加工技术现状应用及发展趋势热塑性复合材料是指由热塑性树脂基体和增强材料（如玻璃纤维、碳纤维等）组成的材料。
它具有良好的机械性能、化学稳定性和耐磨性，广泛应用于航空航天、汽车、电子、建筑等领域。
随着科学技术的发展，热塑性复合材料的加工技术也不断推进，应用范围也在不断扩大。
在热塑性复合材料的加工技术方面，目前主要有预浸法、树脂浸渍法和树脂缠绕法等。
预浸法是将热塑性树脂浸渍到增强材料中，形成预浸料，然后通过压塑和热固化等工艺进行成型。
这种加工技术具有成型周期短、生产效率高、成本低等优点，适用于大批量生产。
但是预浸法的工艺控制要求较高，需要保持一定的工艺温度和压力，以确保产品的质量。
树脂浸渍法是将增强材料浸渍到热塑性树脂中，形成蜂巢结构后加热熔融，然后采用压塑成型。
这种加工技术具有成型性能好、质量稳定等优点，适用于复杂产品的生产。
但是树脂浸渍法需要较长的热固化时间，加工周期较长。
树脂缠绕法是将热塑性树脂涂覆在纤维上，通过控制缠绕角度和缠绕层数，形成复杂的形状。
这种加工技术具有成型灵活、节约材料等优点，适用于空间限制较大的产品。
但是树脂缠绕法需要掌握一定的工艺技巧，以确保产品质量。
热塑性复合材料的加工技术在航空航天、汽车等行业得到了广泛的应用。
在航空航天领域，热塑性复合材料可以用于制造机翼、机身等零部件，以提高飞机的载重能力和燃油效率。
在汽车行业，热塑性复合材料可以用于制造车身、底盘等部件，以提高汽车的安全性和节能性能。
随着科学技术的不断进步，热塑性复合材料的加工技术也在不断发展。
一方面，加工工艺越来越精细化和自动化，提高了生产效率和产品质量。
另一方面，新型材料的研发和应用也为热塑性复合材料的加工技术带来了新的发展方向。
例如，纳米级增强材料的应用可以改善热塑性复合材料的力学性能和耐热性能；3D打印技术的应用可以实现复杂形状的制造，提高产品的适应性和精度。
综上所述，热塑性复合材料的加工技术在应用和发展方向上都取得了很大的进展。
热塑性弹性体TPE的特性介绍
热塑性弹性体TPE的特性介绍TPE,广义的说，是热塑性弹性体的通称。
狭义的角度定义，弹性体业界认为TPE是以SEBS为基材改性而得的一种复合材料。
比重一般在在0.88~120克/厘米-3.SEBS（SBS氢化的产物）是以聚苯乙烯为末端段，以聚丁二烯加氢得到的乙烯-丁烯共聚物为中间弹性嵌段的线性三嵌共聚物。
SEBS不含不饱和和双键，因此具有良好的稳定性和耐老化性。
（TPR广义看可也是热塑性弹性体橡胶的通称，以至不少人都将TPE和TPR混为一说。
但从狭义的角度看，TPR被定义为SBS改性所得的复合材料。
）TPE特性——TPE外观为透明本色或半透明色颗粒，形状有圆粒或细长粒。
TPE材料具有良好的化学稳定性，良好的耐化学性，耐一般溶剂性，抗紫外线性能尚可，耐温-60-8（ΓC°TPE系SEBS采用不同的配方组分复合而得的功能性弹性体材料，因而具有广泛可调的硬度（shore0-100A）.TPE具备塑料的可塑性，类似橡胶的弹性及独特的软触感，采用直接注塑成型即可，无需硫化或交联。
TPE在配方改性中不引入有毒，刺激性的有机溶剂，不添加邻苯二甲酸盐增塑剂及稳定剂，符合ROHS,REACH,EN71-3,ASTM-963,NP,PAHS,FDA 环保指令。
是一种顶级环保材料。
TPE的用途——TPE广泛可调的物性及硬度，使得它的应用领域十分广泛，TPE应用于电器工具，电子材料，五金手柄手把，箱包配件，运动器材，健身器材，玩具公仔，情趣玩具，建筑材料，汽车配件，医疗器械，电线电缆等等领域。
TPE应用前景展望——如前述，TPE顶级的环保性能，独特的弹性触感，多变的功能物性，使得它应用领域愈加广泛。
TPE凭借其环保特性，取代PVC 应用于玩具，日用品，管材，建材，包装材料等等；TPE已取代橡胶，应用于密封配件，汽车配件，运动器材等，TPE加工制品及废品回收容易，橡胶成型加工周期厂，废品不易回收。
附：TPR与TPE相比，耐化学性，耐温，耐水解，耐溶剂性要差,加工性比TPE差,TPR弹性好于TPE,材料配色容易，利用TPR 耐溶剂性稍差，可用于鞋材，粘合胶水，玩具喷油等。
高性能热塑性树脂基复合材料的研究进展
综述高性能热塑性树脂基复合材料的研究进展陈平于祺孙明陆春(大连理工大学化工学院高分子材料系,116012)摘要近些年来,纤维增强热塑性树脂基复合材料已逐步发展成为复合材料中一个高性能、低成本的新型材料家族。
本文主要介绍了各种高性能工程塑料和增强纤维的发展,连续纤维增强热塑性树脂的浸渍工艺及成型工艺,最后还介绍了热塑性纤维复合材料的发展趋势。
关键词热塑性树脂;高性能;纤维增强;复合材料Advances in High Performance FRTP CompositesChen Ping Yu Qi Sun Ming Lu Chun(Department of Polymer Science and Material,Dalian Uni versity of Technology,Dalian,116012) ABSTRACT In recent years,fiber reinforced thermoplastic composite materials has become a new family member of composites wi th high performance and low cost materials.T his paper mainly introduces the develop ment of hi gh performance thermoplastic and reinforced fiber,the impregnating process and forming techniques of the thermoplastic resin rei nfor ced with the continuous fiber.At last,the developing trend of the thermoplastic composites is also introduced.KEYWORDS thermoplastic resin;high performance,fiber rei nforced;composi tes1前言自50年代树脂基复合材料问世以后的几十年来,一直以热固性树脂基复合材料为主流发展着。
热固性复合材料与热塑性复合材料
热固性复合材料与热塑性复合材料1热固性树脂基复合材料热固性树脂基复合材料是应用十分广泛的复合型材料，这种材料是经过复合而成，在多高科技产品中都得到了广泛的应用与研究，例如在大型客运机的应用中，其不仅减轻了重量，并且还优化了飞机的性能，减轻了飞机在飞行过程中的阻碍，热固性树脂具有非常优异的开发潜能，其应用领域也会在其改性后得到更大的发展。
典型的热固性树脂复合材料分为以下几种：（1）酚醛树脂复合材料:随着对阻燃材料的强烈需求，美国西化学公司，道化学公司等一系列大型化学公司都先后研制成功了新一代的酚醛树脂复合材料。
其具有优异的阻燃、低发烟、低毒雾性能和更加优异的热机械物理性能。
在制备这种具有阻燃效果的材料上，研究人员重新设计思路，在加入不饱和键等其他基团条件下，提高了反应速度，减少了挥发组分。
使酚醛树脂复合材料在其应用领域得到大力发展。
(2)环氧树脂复合材料:由于环氧树脂本身的弱点，研究人员对其进行了两面的改性研究，一面是改善湿热性能提高其使用温度;另一面则是提高韧性，进而提高复合材料的损伤容限。
含有环氧树脂所制备的复合材料己经大力应用到机翼、机身等大型主承力构件上。
(3)双马来酞亚胺树脂复合材料:在双马来酞亚胺树脂复合材料中，由于双马来酞亚胺树脂具有流动性和可模塑性，良好的耐高温、耐辐射、耐湿热、吸湿率低和热膨胀系数小等优异性能，所以这种树脂则会广泛运用在绝缘材料、航空航天结构材料、耐磨材料等各个领域中。
(4)聚酰亚胺复合材料:聚酰亚胺复合材料具有高比强度，比模量以及优异的热氧化稳定性。
其在航空发动机上得到了广泛应用，主要可明显减轻发动机重量，提高发动机推重比。
所以在航天航空领域得到了大力的发展和运用。
2热塑性树脂基复合材料热塑性树脂基复合材料:其自身中的基体是热塑性树脂，该类复合材料是由热塑性树脂基体、增强相以及一些助剂组成。
在热塑性复合材料中最典型和最常见的热塑性树脂有聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚酰胺、聚酯树脂、聚碳酸树脂、聚甲醛树脂、聚醚酮类、热塑性聚酰亚胺、聚苯硫醚、聚飒等。
211047381_热塑性复合材料
Electric Welding MachineVol.53 No.3Mar. 2023第 53 卷 第 3 期2023 年3 月热塑性复合材料/金属搅拌摩擦焊研究进展王振民1， 李琰1， 毕晓阳1， 徐孟嘉21.华南理工大学 机械与汽车工程学院，广东 广州 5106412.东北大学 机械工程与自动化学院，辽宁 沈阳 528300摘 要：热塑性复合材料作为新型轻质材料，已经广泛应用于航空航天领域。
金属与热塑性复合材料的异种材料连接因其能充分发挥两种材料各自的特性而备受关注。
搅拌摩擦焊作为一种低热输入的焊接技术，在金属与热塑性复合材料异种焊接领域有广阔的应用前景。
从热塑性复合材料与金属的搅拌摩擦焊焊接方法、炉具设计、焊接工艺参数以及连接机制等方面综合国内外研究成果进行系统性的综述，并对热塑性复合材料/金属异种搅拌摩擦焊的未来发展趋势做出展望。
关键词：搅拌摩擦焊； 热塑性复合材料/金属异种接头； 焊接工艺； 炉具设计； 连接机理中图分类号：TG456.9 文献标识码：A 文章编号：1001-2303（2023）03-0022-09Research Progress of Friction Stir Welding Between ThermoplasticComposites and MetalsWANG Zhenmin 1, LI Yan 1, BI Xiaoyang 1, XU Mengjia 21.School of Mechanical & Automotive Engineering, South China University of Technology, Guangzhou 510641, China2.School of Mechanical Engineering and Automation, Northeastern University, Shenyang 528300, ChinaAbstract: Thermoplastic composites is a new type of lightweight material, which have been widely used in the aerospace field. The dissimilar material connection between metals and thermoplastic composites has received much attention due to its ability to fully exploit the characteristics of both materials. Friction stir welding, as a low heat input welding technology, has broad application prospects in the field of welding between metals and thermoplastic composites. A systematic review of domestic and foreign research results on the friction stir welding of thermoplastic composites and metals is conducted, in ‐cluding welding methods, welding tool design, welding process parameters, and connection mechanisms. In addition, the fu ‐ture development trend of friction stir welding to fabricate thermoplastic composites/metal hybrid structures is prospected.Keywords: friction stir welding; thermoplastic composites/metals hybrid joint; welding process; welding tool design; con ‐nection mechanism引用格式：王振民，李琰，毕晓阳，等.热塑性复合材料/金属搅拌摩擦焊研究进展［J ］.电焊机，2023，53（3）：22-30.Citation:WANG Zhenmin, LI Yan, BI Xiaoyang, et al.Research Progress of Friction Stir Welding Between Thermoplastic Composites and Metals[J].Electric Welding Machine, 2023, 53(3): 22-30.0 前言航空航天设备要求减少重量以增大巡航能力，节能减排同时延长使用寿命。
连续碳纤维增强热塑性复合材料的性能优势及应用举例
- 64 -工 业 技 术随着碳纤维增强热固性复合材料应用的日益成熟，碳纤维增强热塑性复合材料也逐步从航空航天领域走向工业机械、高端医疗、轨道交通、电子电器等多种民用领域。
与传统的热固性碳纤维复材相比，热塑性复合材料具有高韧性、高抗冲击和损伤容限、无限预浸料存储期、成型周期短、可回收利用、易修复等显著特征，具备环保、高效及高性能优势。
该文就分别以碳纤维增强聚醚醚酮、碳纤维增强热塑性聚酰亚胺、碳纤维增强聚苯硫醚这3种复合材料介绍碳纤维增强热塑性复合材料的性能优势，并结合生产和应用实际，重点介绍连续性碳纤维增强聚醚醚酮复合材料在骨外科医疗领域中的性能表现。
１ 几种典型的碳纤维增强热塑性复合材料的性能优势１．１ 碳纤维增强聚醚醚酮（ＰＥＥＫ）复合材料的性能优势聚醚醚酮刚性高、尺寸稳定性好、线膨胀系数小、能承受极大的应力，不会由于时间的延长而产生明显的延伸，而且其密度小，加工性能好，适用于对精细度要求高的部件。
聚醚醚酮本身就是热塑性树脂中耐热性较好的一种，长期的工作温度甚至能达到250℃，在这样的高温环境下，其力学性能基本不受影响。
不过，碳纤维材料的加入可以进一步提升聚醚醚酮材料的性能，尤其是强度、刚性和耐磨性等方面，对于制品的整体使用寿命也有明显的延长作用。
相关实验证明，碳纤维材料的占比在25%~30%时，以聚醚醚酮为基体的复合材料的耐磨性有显著提高。
另外，使用碳纤维增强的聚醚醚酮复合材料与传统的金属材料相比，至少可以减重70％以上，目前国内主要应用于骨科医疗器械，对耐高温、耐磨性要求较高的高端工业领域来说也是理想的制作材料。
１．２ 碳纤维增强热塑性聚酰亚胺（ＴＰＩ）复合材料的性能优势热塑性聚酰亚胺材料在热稳定性、抗冲击性、抗辐射性和耐溶剂性能等方面都表现突出，在高温、高低压和高速等极端环境下，这种材料展现出优异的耐摩擦耐磨损性能。
采用碳纤维进行增强后，可进一步提高这类材料的应用性能，扩大其应用范围。
塑料的种类和主要特性
塑料的种类和主要特性与家具中的应用一热塑性塑料1，聚乙烯(PE)A,主要特性高压聚乙烯柔软、透明、无毒；低压聚乙烯刚硬、耐磨、耐蚀，电绝缘性较好B,用途举例:高压聚乙烯：薄膜、软管、塑料瓶；低压聚乙烯：化工设备、管道、承载不高的齿轮、轴承等2,聚丙烯(PP)A,主要特性:强度、硬度、弹性均高于聚乙烯，密度小，耐热性良好，电绝缘性能和耐蚀性能优良，韧性差，不耐磨，易老化B,用途举例:法兰、齿轮、风扇叶轮、泵叶轮、把手、电视机(收录机) 壳体以与化工管道、容器、医疗器械等3, 聚氯乙烯(PVC)A,主要特性:较高的强度和较好的耐蚀性。
软质聚氯乙烯，其伸长率高，制品柔软，耐蚀性和电绝缘性良好B,用途举例废气排污排毒塔、气体液体输送管，离心泵、通风机、接头；软质PVC薄膜、雨衣、耐酸碱软管、电缆包皮、绝缘层等4, 聚苯乙烯(PS)A,主要特性:耐蚀性、电绝缘性、透明性好，强度、刚度较大，耐热性、耐磨性不高，抗冲击性差，易燃、易脆裂B,用途举例:纱管、纱绽、线轴；仪表零件、设备外壳；储槽、管道、弯头；灯罩、透明窗；电工绝缘材料等5, 丙烯腈─丁二烯─苯乙烯共聚合物（ABS）A,主要特性:较高强度和冲击韧度，良好的耐磨性和耐热性，较高的化学稳定性和绝缘性，易成形，机械加工性好，耐高、低温性能差，易燃，不透明B,用途举例齿轮、轴承、仪表盘壳、冰箱衬里以与各种容器、管道、飞机舱装饰板、窗框、隔音板等，也可制作小轿车车身与档泥板、扶手、热空气调节导管等汽车零件6,聚酰胺(PA)尼龙或锦纶A,主要特性强度、韧性、耐磨性、耐蚀性、吸振性、自润滑性良好，成形性好，无毒、无味。
蠕变值较大，导热性较差，吸水性高，成形收缩率大B,用途举例尼龙610、66、6等，制造小型零件(齿轮、蜗轮等)；芳香尼龙制作高温下耐磨的零件，绝缘材料和宇宙服等。
应注意，尼龙吸水后性能与尺寸发生很大变化7, 聚碳酸酯(PC)A,主要特性抗拉、抗弯强度高，冲击韧度与抗蠕变性能好，耐热性、耐寒性与尺寸稳定性较高，透明度高，吸水性小，良好的绝缘性和加工成形性，化学稳定性差B,用途举例垫圈、垫片、套管、电容器等绝缘件；仪表外壳、护罩；航空与宇航工业中制造信号灯、挡风玻璃，座舱罩、帽盔等8, 聚四氟乙烯(塑料王)(PTFE)A,主要特性优异的耐化学腐蚀性，优良的耐高、低温性能，摩擦因数小，吸水性小，硬度、强度低，抗压强度不高，成本较高B,用途举例减摩密封零件、化工耐蚀零件与热交换器以与高频或潮湿条件下的绝缘材料，如化工管道、电气设备、腐蚀介质过滤器等9,聚甲基丙烯酸甲酯(有机玻璃)(PMMA)A,主要特性透光率92%，相对密度为玻璃的一半，强度、韧性较高，耐紫外线、防大气老化，易成形，硬度不高，不耐磨，易溶于有机溶剂，耐热性、导热性差，膨胀系数大B,用途举例;飞机座舱盖、炮塔观察孔盖、仪表灯罩与光学镜片，防弹玻璃、电视和雷达标图的屏幕、汽车风挡、仪器设备的防护罩等二，热固性塑料1, 酚醛塑料(PE)A,主要特性一定的强度和硬度，较高的耐磨性、耐热性，良好的绝缘性和耐蚀性，刚度大，吸湿性低，变形小，成形工艺简单，价格低廉。
(完整版)复合材料的种类及特点
复合材料的种类及特点用塑性材料将另一种高强度的纤维按受力方向粘接在一起，以获得一定的综合性能，这种材料则被称为复合材料。
但是在近年来复合材料的定义又有了更广泛的含义。
由两种或两种以上的材料复合在一起，并获得了新性能的材料都可以称其为复合材料。
基体一般为一种连续相的材料，它把纤维或者是粒子等等的增强材料固结成为一个整体，所以在不同的基体和不同的增强材料下可以组成不同类型的复合材料。
复合材料的分类方法有四种:第一种则是利用构成材料进行分类;第二种则是按照复合性质进行分类; 第三种则是利用复合效果进行分类;第四种则是按照结构特点进行分类。
通过这四种不同的分类方法可以将制备成型的复合材料进行有规律的分类。
在我国复合材料拥有良好的发展空间，其首要的原因则是由于能源的短缺，不少陆地资源陆续出现枯竭的现象，同时随着社会的进步和发展所带来的工业化发展和人口急剧增加都会造成环境恶化等严重的问题;另一方面人们将步入高度的信息化社会，同时伴随着人们生活质量的提高。
最后是我国国防事业的大力发展，在这些方面上都提供了复合材料发展的机遇。
在复合材料领域中，由高比强度、比模量的高性能纤维作为增强体的树脂基复合材料被称为先进树脂基复合材料，它一直是发达国家对复合材料应用和研究的主体。
先进树脂基复合材料具有比强度和比刚度高，可设计性强，抗疲劳断裂性能好，耐腐蚀，结构尺寸稳定性好以及便于大面积整体成形的独特优点，充分体现了集结构承载和功能于一身的鲜明特点。
所以在研究领域发展先进树脂基复合材料成为至关重要的一项课题。
先进树脂基复合材料中包含有热固性树脂基复合材料和热塑性树脂基复合材料。
其中热固性树脂基体在制备过程中产生交联反应，在理想的交联反应中不但能形成体型交联结构，而且在交联反应中能形成附加的刚性环结构，大大提高了热固性复合材料在极端恶劣环境下的使用，所以在大多数己经成型的研究中热固性树脂己经成为主要的研究对象，其在航空航天领域、能源工业方面、电子工业方面、体育日用品方面、建筑结构工程方面都做出了杰出的贡献。
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10.2.1
第十章 热塑性复合材料
Tg－玻璃化温度；Tf－粘流温度；Td－分解温度
课件
树 脂 基 体 的 成 型 性 能
10.2.1
当T<Tg 时，坚硬的固体，具有普通弹性物质的性能，力 学强度大，可进行机加工，E高，ξ小。 当T在Tg～Tf时，高弹态，E↓，ξ↑，可逆的。 当T在Tf～Td时，粘流态，呈液状熔体，表现出流动性能， 这个温度区间越宽，聚合物越不易分开。当>Tf 时，E最 小，粘度较小，变形不可逆的。 粘流温度是高分子链开始运动的最低温度，不仅和聚合物 的结构有关，还与分子质量大小有关。 粘流态：纺丝、注射、吹塑、挤出、压延。 高弹态：真空压力成型、热拉伸、冷拉伸
第十章 热塑性复合材料
10.2.1 树脂基体的成型性能 10.2.1 树 脂 基 体 的 成 型 性 能
1 可挤压性
粘流状态
课件
可挤压性是指树脂通过挤压作用变形时 获得形状和保持形状的能力。
注意：树脂只有在粘流状态时才能通过挤压而获得需 要的变形。树脂的熔体流动速率与温度、压力有关。 树脂的可挤压性主要取决于熔体的剪切粘度和拉伸 粘度。 剪切速率↑，熔体粘度↓ 挤压力↑，熔体流动速率↑
的 成 型 方 法
10.1.2 FRTP
第十章 热塑性复合材料
10．2 热塑性复合材料成型工艺理论基础
PRTP的成型过程 使物料变形或流动 取得形状 保持形状
课件
的 成 型 工 艺 理 论 基 础
10.1.2 FRTP
FRTP成型的基础理论 树脂基体的成型性能
聚合物熔体的流变性
成型过程中的物理和化学变化
第十章 热塑性复合材料
10.1.1 热 塑 性 复 合 材 料 的 分 类 及 特 性
课件
(3)耐热性 一般地认为其耐热性比热固性树脂差。热塑性复 合材料耐热性一般在100℃左右。用玻纤增强后的热塑 性塑料的使用温度可大大提高。例如：尼龙6的热变形 温度为50℃左右，增强后可提高到190℃以上，高性能 热塑性复合材料的耐热可达250℃以上。 导热系数：0.3～0.36 w/m.k 与热固性CM相当 (4)耐化学腐蚀性 CM的耐化学腐蚀性能一般取决于基体材料的特性。 耐腐蚀性较好的热塑性树脂有：氟塑料、聚苯硫醚、 聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙稀等。表10-2列出了防腐性 能。 热塑性复合材料的耐水性普遍比热固性复合材料 好。
第十章 热塑性复合材料
10.2.2 聚 合 物 熔 体 的 流 变 行 为
课件
作业： 1、热塑性聚合物（FRTP）具有哪些流动特征？ 2、聚合物熔体的端末效应、熔体破碎是什么？ 3、热塑性树脂的成型性能表现为哪几个方面？
第十章 热塑性复合材料
10.3.3 聚合物的结晶和定向 10.3.3 聚 合 物 的 结 晶 和 定 向
第十章 热塑性复合材料
10.2.1
2 可模塑性
课件
是指树脂在温度和压力作用下，产生变形 充满模具的成型能力。
取决于树脂流变性、热性能和力学性能等 充模能力强， T过高，收缩率↑，易分解 易成型 T过低，粘度↑，成型困难。
树 脂 T↑，流动性↑ 基 体 的 P↑，流动性↑ 成 型 性 能
易成型
P过高，易溢料和增加制品的内 应力，脱模后变形。 P过低，造成缺料，产生废品。
同轴回转粘度计
课件
聚 合 h 物 熔 体 的 假设：1、层流； 2、忽略体积变化。 流 变 行 为
10.2.2
吊丝 内筒 熔体 外筒
R1: 内半径； R2：外半径； h ：流体浸没内筒高度； ω ：外筒旋转角速度； M ：力偶（即内筒受到的 转矩）
Margules 方程
M 4 h 1 R1
2
1 R2
2
第十章 热塑性复合材料
10.2.2 聚 合 物 熔 体 的 流 变 行 为
课件
除少数几种热塑性聚合物（聚碳酸酯、聚砜）外， 绝大多数热塑性聚合物的流动规律属非牛顿型流动。 对非牛顿体
a k
n 1
——非牛顿流体表观粘度
k、n——非牛顿参数 γ——剪切速率 聚合物成型时的剪切速率大都在10～104 S-1之间。
第十章 热塑性复合材料
10.3.3 聚 合 物 的 结 晶 和 定 向
第十章 热塑性复合材料
10.1.1 热 塑 性 复 合 材 料 的 分 类 及 特 性
课件
(5)电性能 CM的电性能取决于树脂基体和增强材料的性能，其 电性能可以根据使用要求进行设计。 热塑性CM具有良好的介电性能，优于热固性CM，不 受电磁作用，不反射无线电波。 (6)加工性能 热塑性CM的工艺性能优于热固性CM，它可以多次成 型，废料可回收利用等。
课件
聚合物在成型过程中受到某些条件的作用，能发生结 晶或使结晶度改变，在外力作用下大分子会发生取向。 1 成型过程中聚合物的结晶 （1）聚合物结晶：大分子链段重新排列进入晶格，分子 链段由无规变为有规的松弛过程。 大分子链段的重新排列需要一定的热运动能量和分子 间足够的内聚能量。因此，只有在适当的温度范围内，聚 合物才能形成结晶。聚合物的结晶过程一般发生在Tg～Tm 之间。
热 塑 性 复 合 材 料 (Fiber Reinforced Thermo Plastics简称FRTP)是指以热塑性树脂为基体，以 各种纤维为增强材料而制成的复合材料。 分类 按树脂基体及复合后的性能
第十章 热塑性复合材料
10.1.1 热 塑 性 复 合 材 料 的 分 类 及 特 性
增强材料在复合材料中的形状
10.1.1 热 塑 性 复 合 材 料 的 分 类 及 特 性
热塑性复合材料的特性 (1)密度小、强度高
ρ钢 ＝ 7.8 g/cm3, ρ热固性CM ＝ 1.7～2.0 g/cm3 ρ热塑性CM ＝ 1.1～1.6 g/cm3
课件
(2)性能可设计性 与热固性复合材料相比，热塑性树脂种类多， 可选择性大，其可设计性好。 热塑性复合材料的物理性能、化学性能及力学 性能都可以根据使用要求，通过合理的选择材料及 工艺来设计。
第十章 热塑性复合材料
2 影响聚合物流变的主要因素 10.2.2 聚 合 物 熔 体 的 流 变 行 为
课件
(1)聚合物结构和组分对粘度影响 a、聚合物分子链的刚性和极性愈小，熔体粘度愈小。 b、分子量分布愈宽（相同平均分子量），熔体粘度愈小。 c、玻璃纤维的加入提高粘度； d、增塑剂等可降低粘度。 (2)温度对粘度的影响 T↑→η↓，但T过高，会使聚合物降解。 T→，加入GF，η↑ (3)压力对粘度影响 P↑，η↑ 主要是熔体体积收缩，分子间的作用力增加 所致。 (4)剪切速率对粘度的影响 大多数聚合物熔体的粘度随剪切应力或剪切速率的 增加而下降。
第十章 热塑性复合材料
10.2.1 树 脂 基 体 的 成 型 性 能
3 可延展性
课件
高弹态聚合物受单向或双向拉伸时的变 形能力称为可延展性。
线型聚合物的可延展性取决于分子长链结构和柔顺性。 拉伸在Tg以下，称为冷拉伸 拉伸在Tg以上，称为热拉伸
第十章 热塑性复合材料
10.2.1 树 脂 基 体 的 成 型 性 能
第十章 热塑性复合材料
10.1.1 10 热塑性复合材料及其工艺
定义
课件
热 塑 性 复 合 高性能复合材料 以优良纤维增强高性能热塑性树脂。 材 eg：碳纤维、芳纶纤维 聚苯硫醚、聚醚酮 料 的 特点：比强度、比模量高，能在200℃以上长期使用 分 类 通用型复合材料 以玻纤及制品增强一般通用的热塑性树脂。 及 eg：PP、PE、PVC 特 性
第十章 热塑性复合材料
10.2.2 聚 合 物 熔 体 的 流 变 行 为 3 聚合物熔体的弹性表现
(1)端末效应
入口收缩 效应
课件
出口膨胀 效应
当熔体流出管口端头时，由于弹性变形的回复，使熔体 膨胀，聚合物熔体的这种弹性变形，称为端末效应。
产生原因：熔体由大管逼近小管时，它必须变形且有适 当的压缩以适应新的流道内流动。但聚合物熔体有弹性，对 变形具有抵抗力。因此，就须消耗适当的能量，即消耗相当 的压力降，来完成管内变形，这部分能量贮存于大分子的弹 性流动。
第十章 热塑性复合材料
需要说明的是：
课件
聚 合 物 的 结 晶 和 定 向
10.3.3
1、并非所有的聚合物都能结晶，能够结晶的聚合物称 “晶态聚合物”，不能结晶的聚合物为“非晶态聚合 物”。 2、即使是晶态聚合物也只能部分结晶，不能与低分子一 样全部结晶。
3、同一种晶态聚合物的结晶度不同，会使其物理性质有 很大差异。比如硬度、密度、软化点、强度等。 二次结晶： 后结晶： 后处理：可以降低制品的内应力，提高制品的尺寸和 形状稳定性。
课件
4 热塑性聚合物的物理状态与温度关系 玻璃态 高弹态 粘流态
物态的变化受其化学组成，分子结构，所受应力和 环境温度的影响
第十章 热塑性复合材料
纺丝 注射 吹塑 挤出 压延
课件
树 中空吹塑 脂 真空压力成型 基 热拉伸 体 冷拉伸 的 成 Tx Tg Tf Td 型 玻璃态 高弹态 粘流态 性 能 图10-2 热塑性聚合物温度－形变曲线与成型方法的关系。
第十章 热塑性复合材料
(2)熔体破碎 10.2.2 聚 合 物 熔 体 的 流 变 行Байду номын сангаас为
课件
熔体破碎是聚合物熔体从模口挤出后，挤出物表 面出现凹凸不平或外形畸变，乃至断裂的总称。 产生的原因：
熔体流动时，在流道管 壁出现滑移和熔体中的 弹性回复所引起的。 a、剪切速率不能过大； b、模口应光滑
图10-8 有机玻璃于170℃不同应力 下发生不稳定流动时挤出物试样。
第十章 热塑性复合材料
聚合物(FRTP)熔体有以下流动特性 10.2.2 聚 合 物 熔 体 的 流 变 行 为