长纤维增强热塑性复合材料
长纤维增强热塑性复合材料(LFT)
长纤维增强热塑性复合材料（LFT）
长纤维增强热塑性复合材料(LFT)是纤维增强聚合物领域的一种新型高级轻量化材料。
以热塑性树脂为基体，以长纤维(主要为玻璃纤维和碳纤维，10-25mm)为纤维增强材料的热塑性复合材料，具有质量轻、强度高、抗冲击热性强、耐腐蚀、成型加工性能优、可设计与重复回收利用、绿色环保等性能，并具有高的性价比和较低的密度，在汽车轻量化应用中展示了较好前景。
LFT的机械特性与增强纤维的长度有着密切的关系。
与相类似的短纤维(纤维长度约小于1mm)增强注塑成型热塑性复合材料相比，LFT材料在强度、抗撞击性能、能量的吸收率等方面都得到了很大提高。
这些特性也为LFT在要求更为严格的汽车内外部的结构件和半结构件上的应用创造了条件，成为受汽车行业青睐的主要原因之一。
”
具体来说，这一材料主要用于汽车仪表板骨架、前端模块(水箱支架)、天窗支架、蓄电池支架、门板支架、引擎盖、换挡器、油门踏板等。
而以仪表板支架为例，其可满足高流动性、高刚度、低蠕变、安全性、尺寸稳定性、轻量化等方面的要求。
LFT材料在汽车工业中的应用详解
LFT是英文Long-Fiber Reinforce Thermoplastic的 简称，中文译为长纤维增强热塑性塑料或习惯称之为 长纤维增强热塑性复合材料。
LFT是一个广义的塑料专用词汇，在汽车复合材料 工业中有一个非正式但却约定俗成的定义，即指长度 超过10mm的增强纤维和热塑性聚合物进行混合并生 产而成的制品。
以LFT-D为代表的连续长纤维增强热塑性汽车 复合材料成型工艺技术将会得到强劲的发展， 尤其在乘用车轻量化过程中替代金属结构件、 半结构件中将发挥重要的作用！
LFT主要被用于制作结构和半结构部件，如前 端模块、保险杠大梁、仪表盘骨架、电池托架、 备用轮胎仓、座椅骨架、脚踏板及整体底板等。
启示
入库FT-D制品成型生产线现场
简化工艺流程示意图
示意图
工艺流程特点（Features)
LFT-D工艺的特点
●①减少了半成品的制造成本及物流成本 ●②显著降低了能耗 ●③可在线回收 ●④聚合物只有一次加热过程 ●⑤快速调整材料及配方 ●⑥保留纤维长度 ●⑦优越的流动性能、均匀的纤维分布
在LFT-D技术中，不仅纤维的含量和长度，而且连其基体聚合物
也可以直接调整到最终部件的要求。
LFT-D的加工工艺 (Processing)
详细的工艺流程图：
●LFT-D工艺流程：（了解）
改性PP
真空上料
连续失重式秤量
一阶双螺杆机熔融
专用玻纤
连续玻纤输送
玻纤切断计量
二阶双螺杆机混配 定量切断
保温输送
复合效应
增强材料对性能的影响：
LFT-D强度高，韧性好
LFT-D与短纤维增强热塑性复合材料相比的优点：
●纤维长度较长，明显提高制品的力学性能。 ●比刚度和比强度高，抗冲击性能好，特别适合 汽车部件的应用。 ●耐蠕变性能提高，尺寸稳定性好，部件成型精 度高。 ●耐疲劳性能优良。 ●在高温和潮湿环境中的稳定性更好。 ●成型过程中纤维可以在成型模具中相对移动， 纤维损伤小。
LFT概念及发展历史
LFT概念及发展历史LFT（Long Fiber Thermoplastics）是一种将长纤维增强材料和热塑性树脂相结合的高性能复合材料。
它的发展历史可以追溯到上世纪60年代。
起初，复合材料是通过将短切纤维增强剂与塑料树脂结合来制造的。
然而，短切纤维增强材料的性能和机械特性有限，限制了其在许多应用中的使用。
因此，人们开始研究如何使用长纤维增强材料来提高复合材料的性能。
1964年，美国朗姆工程公司首次提出了将长纤维增强材料和热塑性树脂结合的方法，并进行了相关研究。
这种方法被称为LFT（Long Fiber Thermoplastics），是一种将长纤维增强材料与熔融的热塑性树脂进行复合成型的工艺。
LFT的出现引起了工程塑料界的广泛关注。
相比于短切纤维增强材料，LFT具有更好的强度、刚度和耐冲击性能。
同时，长纤维增强材料还可以提供更好的表面外观、尺寸稳定性和阻尼性能。
随着技术的进一步发展，LFT的应用范围不断扩大。
它已经广泛应用于汽车、航空航天、电子、建筑和运动器材等领域。
在汽车行业中，LFT被用作车身和车身零部件的材料，以提高整体结构的强度和维度稳定性。
在航空航天领域，LFT被广泛用于制造飞机内部结构和部件，以满足对轻量化和高强度的需求。
LFT的发展受到了许多因素的推动。
首先，随着工程塑料市场的增长，对性能更高、质量更稳定的材料需求也在增加。
其次，人们对轻量化材料的需求也在不断增加，以减少能耗和环境污染。
此外，长纤维增强材料的生产技术也得到了快速发展，使LFT的生产成本得以降低。
尽管LFT在很多领域都有广泛的应用，但它仍存在一些挑战和限制。
首先，LFT的成本相对较高，限制了其在一些大规模应用中的使用。
其次，LFT的加工难度较高，需要采用专门的设备和工艺。
此外，LFT的性能受到长纤维分散均匀性的影响，这也是一个需要解决的问题。
总之，LFT作为一种将长纤维增强材料和热塑性树脂相结合的高性能复合材料，在工程塑料领域有着广阔的应用前景。
lft-d工艺原理
LFT-D工艺原理
LFT-D是一种长纤维增强热塑性复合材料的直接注塑成型工艺，其基本原理是将连续纤维和热塑性树脂预混料通过挤出机挤出成一定长度的纤维束，然后将纤维束送入注塑机的模具中，在高压下进行注塑成型。
具体而言，LFT-D工艺包括以下几个步骤：
1. 预混料制备：将热塑性树脂和连续纤维按照一定比例混合，制备出预混料。
2. 挤出：将预混料通过挤出机挤出成一定长度的纤维束。
3. 注塑：将纤维束送入注塑机的模具中，在高压下进行注塑成型。
4. 固化：在注塑过程中，热塑性树脂在高温下熔化，纤维束被包裹在树脂中，形成复合材料。
随后，在模具中进行固化，以使复合材料达到所需的强度和刚度。
通过LFT-D工艺，可以制造出具有高强度、高刚度、高耐磨损性和耐腐蚀性的长纤维增强热塑性复合材料零件，适用于汽车、航空航天、电子、医疗等领域。
长玻纤增强聚丙烯
一、长玻纤增强聚丙烯（LFT-PP）及LFT塑料托盘长玻纤增强聚丙烯（LFT-PP）复合材料1.项目简介传统玻纤增强聚丙烯因其成本低廉和优异的机械性能，在材料领域得到大量的应用。
长玻纤增强聚丙烯（LFT-PP）复合材料与传统的短纤增强聚丙烯材料相比，由于生产工艺的改变，玻纤在粒子中的长度增加，即玻纤保持与粒子同样的长度，即使注塑成型后，纤维的最终长度也比短纤的高很多，在制品中的平均长度可达2毫米左右。
相对于传统的短玻纤增强热塑性塑料（这种粒子在制品中的纤维长度在200μ左右），LFT-PP材料在制品中保留了极长的玻纤长度，因此赋予了材料更好的力学性能与热学性能，同时LFT-PP还具有比短纤增强PP更好的高温抗蠕变性能，这些优势使得LFT-PP的性能能够达到或接近增强工程塑料如PA或PPO的性能。
具体优势为：(1)刚度与质量比高，变形小，这特别有利于LFT在汽车中的应用；(2)韧性高；(3)抗蠕变性能好，尺寸稳定；(4)耐疲劳性能优良；(5)设计自由度比GMT更高，因为LFT可用于注塑和其他成型方法，而GMT只能压塑；(6)模塑成型性能比SFT更好，纤维以更长的形态在成型物件中移动，纤维损伤少。
由于LFT材料类似于增强工程塑料的卓越性能以及PP基材相对于工程塑料基材极其低廉的价格成本，因此赋予了该材料极佳的性价比：相对于短纤增强PA材料而言，使用LFT-PP 可在材料成本上节约40-50%左右；相对于短纤增强PPO材料而言，使用LFT-PP可在材料成本上节约100%以上。
2.长玻纤增强PP市场应用及容量2.1汽车工业：保险杠骨架、座椅骨架、发动机罩壳、车身门板模块、仪表盘骨架、脚踏板、挡泥板、备用轮胎架、冷却风扇及框架、蓄电池托架等，用于替代增强尼龙（PA）或金属材料。
2.2通讯电子电器行业：通讯、电子行业高精度接插件/点火器零组件、继电器基座/微波炉变压器线圈架、框架/电气联结器、继电器、电磁阀封装件/扫描仪组件等，洗衣机滚筒、洗衣机三角支架、空调风扇等，用于替代短纤增强PA、ABS材料或金属材料。
LFT-D介绍
三、①GMT工艺特点 • GMT（Glass-Mat Reinforce Thermoplastic） • GMT片材是指以连续玻璃纤维毡或短切玻纤毡和热 塑性树脂（大多是PP树脂）复合而成的一种片状 模塑料，通常是两层玻璃纤维毡复合三层热塑性 树脂薄膜层。采用不同类型的玻璃纤维毡和不同 品种的热塑性树脂做基体，就可以得到多种多样 的GMT材料。 • GMT复合材料制品的生产需要两个成熟的加工技术： 片材（预浸渍）的成型和制品的压塑成型。
PP+纤维+添加剂
半成品材料 工艺设备
板材 板材·加热+压机 ①单螺杆挤出机+ 压机 ②注塑成型 ①双螺杆挤出机+ 压机 ②单螺杆挤出机+ 注塑成型
PP+纤维+添加剂
粒料
PP+纤维+添加剂
无
• GMT、LFT-G、LFT-D在生产工艺过程上的区别
四、GMT、LFT-G、LFT-D成型工艺比较
与另外两种工艺相比LFT-D主要有两个优点，七个特点： 优点： • 一是成本低。由于是直接一步法生产，因此由LFT-D生产 的大型结构部件比两步法生产的GMT或LFT-G压制部件的成 本低20%～50%； • 二是制品的综合性能优异。LFT-D压制成型制品的抗冲击 性能比GMT稍低一些，但由于比LFT-G成型后的纤维长很多， 因此其抗冲击性能明显比LFT-G高得多。另外，大量的研 究表明，LFT-D注塑的生产效率比采用标准LFT-G粒料的生 产效率高，因为LFT-D低的塑化要求改善了纤维被剪断的 可能性。对于成型周期超过1min的部件，用LFT- 用GMT生产的2005 蓝 旗亚 Y-Epsilon车门 中间板骨架
三、②LFT-G工艺特点
• LFT-G（Long-Fiber Reinforce Thermoplastic Granules）
原位聚合法制备长纤增强热塑性BMC及其性能研究
第 ３ 卷 第 ３期 ２ ２０ ０ ６年 ６月
东 华大 学 学报 （ 自然 科 学版 ） Ｊ ０ＵＲＮＡ Ｌ ０Ｆ ＤｏＮＧ Ｈ ＵＡ Ｎ１ Ｅ １ Ｕ Ｖ ＲＳ ＴＹ
Ｖｏ ．３ Ｎｏ ３ １ ２． ．
Ｊｎ ０６ ｕ ２ ０
原 位 聚合 法 制备 长 纤增 强 热 塑性 Ｂ ＭＣ及 其 性 能研 究
陈亚华， 象恺 ， 袁 余木火
（ 东华大学纤维材 料改性 国家重点实验室 ， 上海 ，０ ０ １ ２０５ ）
摘要
采用原位聚合 工艺制备长纤维增强 Ａ Ｓ树脂 Ｂ Ｂ ＭＣ， 并模压成 Ａ Ｓ复合材料板 材。研 究 了玻 纤质量分数、 Ｂ 长
度， 填料 质 量 分数 ， 引发 剂 质量 分 数 ， 胶 种 类 以及 质 量 分数 时 长 纤增 强 Ａ Ｓ复合 材 料性 能 的影 响 。结 果表 明 ， 橡 Ｂ 原位 聚
合法制备 的长纤增强 Ａ Ｓ复合材料具有良好的浸润性及优 良的力学性能。 Ｂ
关 键 词 ：Ａ Ｓ 热塑 性 Ｂ Ｂ ， ＭＣ， 长纤 增 强 ， 原位 聚 合
艺制备复合材料 。
１ 实验 部 分
１ １ 主要原 料 ．
丙烯腈 、 苯乙烯 ： 化学纯 ， 中国医药集 团上海化
收稿 日期：２ ０ —１ 一Ｏ ０４ ２ ８
维普资讯
１ ４
东华 大学学 报 （ 自然科 学版 ）
第 ３ 卷 ２
学试剂公司 ； 未交联丁二烯橡胶 ： 上海橡胶厂 ； 填料轻质碳 酸钙、 内脱 模剂硬脂酸 锌、 增稠 剂
中图分 类号 ： Ｑ ２． Ｔ ３５２
ＢＩ Ｉ Ｖ Ｃ即团状模塑料 （ｕ ｌｎ ｏ ｐｕｄ Ｂ ｌ Ｍｏ ｉ Ｃ ｍ ｏ ｎ ） ｋ ｄｇ 是用树脂 、 玻璃纤维和填料 以及各种添加剂经充分 混合而成 的料 团状 预浸料 。它与其他材料相 比具 有重现性好、 作业环境好、 操作方便 、 生产效率高、 制 品外观好 、 性能稳定等优点， 是一种较成熟完善的纤 维增强热固性塑料模压材料 ， 已广泛应 用于汽车 现
LFT-D(长纤维增强热塑性塑料)生产线.
带式产品输送机
换模小车
热塑性液压机
9
-43
二、海源长纤维增强热塑性复合材料成套装备介绍
10 -43
GMT 成套装备布局示意图 海源 海源GMT GMT成套装备布局示意图
二、海源长纤维增强热塑性复合材料成套装备介绍 成套装备： LFT-D LFT-D成套装备：
自动上料装置 玻纤输送装置 自动称量系统 玻纤计量、切断装置 一阶双螺杆挤出机 二阶双螺杆挤出机 坯料切断装置 保温输送装置 +夹具 机械手 机械手+ 带式产品输送机
40 -43
六、海源的支持和服务
海源公司的目标不仅是向用户提供全自动化的成套装备（交钥匙工 程），而且还向用户提供全方位的服务和支持。包括以下内容：
� � � �
项目初期的全方位技术咨询服务 厂房工艺布局 材料配方设计 模具设计
41 -43
六、海源的支持和服务
位于福州 1、总部 总部位于福州 、 配件储备 2、全国设配件中心库 、全国设配件中心库、 服务网点 3、遍布全国的售后 遍布全国的售后服务网点 4、两个月驻厂保姆式服务 小时响应星级服务 5、24 24小时响应星级服务 6、免费售后服务电话
1、可设计性强，能够快速调整组料和配方 2、保留纤维长度，提高机械性能 3、调整玻纤含量、玻纤均匀分布
技术优势
650Kg/h ） 4、材料的吞吐量大（可达 、材料的吞吐量大（可达650Kg/h 650Kg/h） 5、优越的流动性，提高表面质量 6、生产线全程系统控制，保证产品质量
31 -43
四、LFT-D在线模压成型生产线介绍——应用范围
装机功率 对比
传统 泵控 系统
运行速度 对比
KW 5xx 5xxKW
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
二、玻纤增强热塑性材料的种类及特点
玻璃纤维的种类及应用
二、玻纤增强热塑性材料的种类及特点
短纤维增强热塑性塑料
国内外应用纤维现状及特点 树脂中纤维长度：0.2～0.7mm；含量：20%～50%， 国外：全部为短切纤维增强，3mm、4.5mm 国内：连续纤维增强，依靠螺杆剪切，部分短切增强 原因：成本、性能、外观、加工工艺性
常用基体树脂 聚酰胺（PA）、聚丙烯（PP）、聚碳酸酯（PC）、热塑性聚酯 （PET、PBT）、特种工程塑料聚苯醚（PPO）、聚醚醚酮（PEEK）、 聚苯硫醚（PPS）等 ；根据不同的树脂及应用领域采用不同牌号 （不同浸润剂处理）的玻纤：防翘曲、耐水解、耐醇解、高流动、 高强度、高表面质量等
二、玻纤增强热塑性材料的种类及特点
我国的短纤维热塑性复合材料的品种已与发达国家接近，但是，产 量与发达国家有很大差别，尤其是工程塑料与国外差距更大。
热塑性复合材料的种类：短纤维增强热塑性复合材料；长纤维增强 热塑性复合材料；连续纤维增强热塑性复合材料
二、玻纤增强热塑性材料的种类及特点
特点
密度小，比刚度和比强度大； 韧性优于热固性树脂，复合材料具有良好的抗冲击强度； 加工过程中不发生化学反应，成型周期短 ； 简化部件的成型工艺环节，制造成本低 ； 成型压力较低，成型模具费用低； 废料可以回收利用； 性能设计的自由度大 ； 质量一致性好。
尼龙6 1.14 70 75 2.6 7.8 65
30%玻纤尼龙6 1.34 150 235 8.0 16 215
二、玻纤增强热塑性材料的种类及特点
长纤维增强热塑性塑料
成型工艺 1）原位聚合技术、粉末浸渍技术，不存在聚合物熔体浸渍纤维的 关键问题，但适用性受到限制； 2）熔融拉挤包覆技术、熔融浸渍技术，存在聚合物熔体黏度大， 浸渍纤维困难等关键技术 3）纤维混合技术
2
弯曲强度/MPa
218
231
260
275 280
缺口冲击强度/（kJ/m2）
11.1
11.8
12.5
15
16
三、影响热塑性复合材料质量的因素
纤维直径对性能的影响
性能
拉伸强度/MPa 断裂伸长率/% 弯曲强度/MPa 弯曲弹性模量/GPa 缺口悬臂梁冲击强度/(kJ/m2) 无缺口悬臂梁冲击强度/(kJ/m2)
二、玻纤增强热塑性材料的种类及特点
对纤维的要求：需要专用无捻纤维，进入口模被树脂 浸润前易于分散，且能在树脂熔体中浸润分散良好， 在设备牵引力作用下不能断丝，以保证正常生产。
设备需要专用机头，引进国外设备需要上千万元，国 内也有专用设备，主要为塑料改性企业与设备厂商联 合研发成型口模，但挤出成型材料性能较国外差距较 大。
二、玻纤增强热塑性材料的种类及特点
长纤维增强热塑性塑料
长纤维增强热塑性塑料的应用
长纤维增强热塑性复合材料是当今复合材料市场中发 展最快的材料之一，作为半结构材料和结构材料，长 纤维增强热塑性复合材料的开发目标是工业和民用的 各个领域，包括汽车、器械、娱乐、食品加工、通讯、 电气/电子、电动工具、园艺等。在长纤维增强热塑性 复合材料的总用量中，汽车材料应用占80%～90%。
玻璃纤维在热塑性塑料上的应用
赵红玉 余姚中国塑料城塑料研究院
二○一二年六月
一、热塑性复合材料的历史与发展
热塑性塑料的发展：1924年研制出醋酸纤维素；30年代后期，热塑 性塑料得到快速发展，1938年，杜邦公司发明了尼龙66；1939年实 现了聚乙烯的工业化生产，1953年美国的齐格勒研制成功了低压聚 乙烯，1957年正式在世界各国工业化生产，聚丙烯也于50年代实现 了工业化生产。随着石油和化学工业的发展，热塑性塑料发展速度 加快，为热塑性复合材料的发展奠定了基础。
短纤维增强热塑性塑料
玻纤增强型PA66 / PA6与纯PA66 / PA6的性能对比
性能 密度/（g/cm3） 拉伸强度/MPa 弯曲强度/MPa 弯曲模量/GPa 缺口冲击强度/（kJ/m2） 热变形温度/℃
尼龙66 1.14 80 110 3.0
7 70
30%玻纤ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ龙66 1.34 190 265 8.5 12 255
特点（与短纤维相比） 1）纤维长度一般为10～15mm，冲击强度高；2）比刚度和比强度 高，抗冲击性能好，特别适合于汽车部件；3）耐蠕变性能提高， 尺寸稳定性好，部件成型精度高；4）耐疲劳性能优良；5）在高 温和潮湿环境中稳定性更好；6）成型过程中纤维可以在成型模具 中相对移动，纤维损伤小。
二、玻纤增强热塑性材料的种类及特点
二、玻纤增强热塑性材料的种类及特点
连续纤维增强热塑性复合材料
制备的技术关键是如何解决热塑性树脂对连续增强纤 维的均匀浸渍
溶液浸渍、熔融浸渍、粉末浸渍、悬浮浸渍、混编以 及反应浸渍等多种制备技术。
应用：最初主要应用于航空航天领域和特殊需求的工 业品，近几年开始在体育休闲、汽车、建筑等民用领 域应用，目前尚属于应用开发的初期阶段，还有待于 进一步研究开发。
三、影响热塑性复合材料质量的因素
树脂基体对热塑性复合材料性能的影响
纤维增强不同树脂基体材料性能对比
性能
30%玻纤尼龙66
拉伸强度/MPa
186（75）
拉伸模量/GPa
9.7
弯曲强度/MPa
262（110）
弯曲模量/GPa
8.7
缺口冲击强度/（kJ/m2）
12
30%玻纤聚丙烯 80（30） -110（40） 5.4 15
长纤维增强热塑性塑料
长纤维与短纤维增强尼龙66性能对比
性能
30%短玻纤尼龙66 30%长玻纤尼龙66
拉伸强度/MPa
186
196
拉伸模量/GPa
9.7
10
弯曲强度/MPa
262
321
弯曲模量/GPa
8.7
10
缺口冲击强度/（kJ/m2）
12
24
压缩强度/MPa
212
258
50%长玻纤尼龙66 254 18 405 17 -273
30%玻纤PBT 128 10 170 9.0 8.0
三、影响热塑性复合材料质量的因素
纤维含量对热塑性复合材料性能的影响
随树脂品种不同而不同，对于尼龙复合材料，则以30% 为最佳。
玻纤含量
25%
30%
35%
40% 50%
拉伸强度/MPa
152
170
198
199 205
拉伸断裂伸长率
4
4
1
2