热塑性复合材料中增强材料有哪些

　　什么是热塑性复合材料？
　　近年来，基于热塑性树脂的纤维增强热塑性复合材料发展迅速，世界范围内正在掀起研究和开发这种高性能复合材料的高潮。热塑性复合材料是指以热塑性聚合物(如聚乙烯(PE)、聚酰胺(PA)、聚苯硫醚(PPS)、聚醚酰亚胺(PEI)、聚醚酮(PEKK)、聚醚醚酮(PEEK)为基体，以各种连续/不连续纤维(如碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维)为增强材料制成的复合材料。
　　热塑性脂肪基复合材料主要包括长纤维增强颗粒材料(LFT)、连续纤维增强预浸料MT和玻璃纤维增强热塑性复合材料(CMT)。根据不同的应用要求，树脂基体包括PPE等热塑性工程塑料。PAPRT、PELPCPES、PEEKPI、PA等。，维度类别包括所有可能的纤维品种，如玻璃干维纤和硼维。随着热塑性树脂基复合材料技术的破碎成熟和回收利用的发展，该品种的回收材料发展迅速，欧美发达国家的热熔胶已占树基复合材料总量的30%以上。
　　热塑性基质
　　热塑性基体是一种热塑性材料，具有良好的力学性能和耐热性，可用于制造各种工业用品。热塑性基体的特点是高强度、高耐热性和良好的耐腐蚀性。
　　目前航空领域使用的热塑性树脂主要是耐高温高性能树脂基体，包括PEEK、PPS和PEI。其中，非晶态PEI由于加工温度和加工成本较低，比成型温度高的半晶态PPS和PEEK在飞机结构中的应用更广泛。
　　热塑性树脂具有较好的机械性能和耐化学腐蚀性、较高的使用温度、较高的比强度和硬度、优异的断裂韧性和损伤容限、优异的耐疲劳性、能够成型复杂的几何形状和结构、导热系数可调、可回收利用、恶劣环境下稳定性好、可重复成型、可焊接和可修复等特点。
　　由热塑性树脂和增强材料组成的复合材料具有耐久性、高韧性、高抗冲击性和损伤容限性；纤维预浸料无需低温储存，预浸料储存期无限；成型周期短，可焊接，生产效率高，易于维修；废品可以回收利用；产品设计自由度大，可制成复杂形状，具有成型适应性广等诸多优点。

　　强化刺激
　　热塑性复合材料的性能不仅取决于树脂和增强纤维的性能，还取决于纤维增强的方式。热塑性复合材料的纤维增强有三种基本方式:短纤维增强、长纤维增强和连续纤维增强。
　　一般来说，短纤维增强纤维的长度为0.2~0.6mm，短纤维看起来更像粉末，因为大部分纤维的直径小于70 μ m，短纤维增强热塑性塑料一般是将纤维混合到熔融的热塑性塑料中制成。基质中的纤维长度和随机取向使得实现良好的润湿相对容易。与长纤维和连续纤维增强材料相比，短纤维复合材料Z容易制造，但对力学性能的改善Z少。短纤维复合材料倾向于通过模塑或挤出形成Z终部件，因为短纤维对流动性影响很小。
　　长纤维增强复合材料的纤维长度一般在20mm左右，通常是用树脂浸渍连续纤维，切割成一定长度而成。常用的工艺是拉挤工艺，即将纤维和热塑性树脂混合的连续粗纱通过专用成型模具拉伸。目前FDM印刷成型的长纤维增强PEEK热塑性复合材料结构性能可达200MPa以上，模量可达20GPa以上，注射成型性能会更好。
　　连续纤维增强复合材料中的纤维是“连续的”，长度从几米到几千米不等。连续纤维复合材料通常主要提供层压材料、预浸带或编织物，并且通过用所需的热塑性基质浸渍连续纤维来形成。
　　纤维增强复合材料有什么特点？
　　纤维增强复合材料是由玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维等增强纤维材料与基体材料缠绕成型或拉挤成型而成的复合材料。根据增强材料的不同，常见的纤维增强复合材料分为玻璃纤维增强复合材料(GFRP)、碳纤维增强复合材料(CFRP)和芳纶纤维增强复合材料(AFRP)。
　　纤维增强复合材料具有以下特点:(1)高比强度和大比模量；(2)材料性能是可设计的；(3)耐腐蚀性和耐久性好；(4)热膨胀系数与混凝土相似。这些特点使FRP材料能够满足大跨度、高耸、重载、轻质高强、工作条件恶劣等现代结构的需要，也符合现代建筑工业化发展的要求，因此越来越广泛地应用于民用建筑、桥梁、公路、海洋、水工结构和地下结构等各个领域。