連續纖維增強熱塑性塑料用途
在熱塑性復合材料中,增強材料的形態一般是不連續的纖維或是積物。而近年來,用連續形態纖維增強的熱塑性塑料陸續進入市場,而且發展趨勢看好。各廠商開發的這種復合材料的制造方法各不相同。過去已熟知的方法有玻璃/熱塑性塑料復合纖維法、粉末浸漬法等,近又出現了兩種創新的方法,即:熱熔法和浸漬法,據稱是突破性的進展。
熱熔法 美國Crane復合公司研發的ZeniconTM產品是用熱熔樹脂將0°/90°軸向的連續纖維粘結成形,用多層固結成所需厚度的板材。這種板材可用幾種熱塑性塑料(聚丙烯、聚乙烯、PET、尼龍(和幾種增強纖維(玻璃纖維、碳纖維、芳綸纖維)制造。根據強度要求,纖維含量可為40%~80%。
ZeniconTM板材有三種顏色:自然色、黑色和白色,頂面和底面可經多種功能性精加工。板材大寬度為2.79米,厚度根據終用途要求而定。板材可直接使用,或者與其他材料(蜂窩芯材、泡沫芯板)制成輕質高強的夾芯板使用,也可熱成型為各種結構形狀使用。
性能優點:Crane公司聲稱ZeniconTM技術可用少量的原料獲得高的物理性能。產品具有很多超越短纖維、長纖維和織物增強作用提供了特別高的比強度;每根纖維被完全浸透;產品層間剪切性能卓越;沖擊強度高;產品表面無織物紋路;產品可以回收利用等。
用途:ZeniconTM材料的高性能使其可在多重用途中用來代替金屬和木材。其用途實例有:運輸工具(卡車、拖車、鐵路車輛、船運集裝箱等)中的高抗沖襯板、船艇和娛樂車輛中的承重地板、耐久性墻板。
浸漬法 美國Polystrandg公司研發的ThermoproTM熱塑性帶(或稱片材)是采用專有工藝用聚丙烯、聚乙烯或熱塑性共聚物充分浸漬連續纖維制成的半成品。纖維呈單向或0°/90°雙向布置。帶中纖維含量一般為60%~80%,塑料含量為20%~40%。所用纖維可為E玻纖、S玻璃纖維或芳綸纖維。
這種浸漬帶通過加熱加壓制成終應用制品,可選用合適的纖維、纖維含量和取向來滿足特定用途的結構要求。與傳統的熱固性復合材料相比,用這種帶制成的產品具有重量輕、耐腐蝕、抗沖擊、加工和貯存簡便、成型壓力和溫度低、成型周期短、設計靈活、對環境友好等顯著優點。其優良性能特別引起航空、汽車和防衛用途的關注。
Polystrandg公司原有兩條生產線生產這種熱塑性帶,產品寬度為318毫米(12.5英寸)。為了滿足市場需求,該公司于2006年10月16日宣布投產一條寬度為6.35毫米(25英寸)的新線,并計劃在以后以6804噸(1500萬磅)的檔次陸續再增加生產線。
應用實例:
1)鐵路冷藏貨車用板材。Polystrandg公司與美國Miles玻纖復合材料公司聯合開發了制造鐵路冷藏貨車用的板材。這項技術給車輛制造商帶來了強度更高、更抗刮傷、更加綠色環保的材料。
Polystrandg公司將含60%連續E玻璃纖維的ThermoproTM雙向帶發運到Miles公司,在此用兩卷帶喂入層壓機,加熱粘結成型為波紋板。
Miles公司將制成的波紋板發運到一家鐵路冷藏貨車裝配廠。待板材安裝在車上后,在板材與外壁之間的空腔中注入泡沫聚氨酯絕熱材料。因為這種板材強度高,表面無針孔,能防止發泡塑料透出,所以極受運輸公司的歡迎。
2)低成本防彈板。這是Polystrandg公司自產的防彈板,是用E玻璃纖維和S玻璃纖維混合增強的高強度防彈板。
用聚丙烯分別浸漬連續E玻璃纖維和S玻璃纖維,制成各自的熱塑性帶。然后將兩種帶材層壓形成達到規定性能的防彈板。這樣既提高了防彈板的防威脅等級,又節省了40%的材料成本。
兩種纖維的布置和取向相輔相成。E玻璃纖維布置在受擊面,S玻璃纖維則作為背襯層,發揮其吸收飛彈能量的能力。
這種防彈板正是軍方尋求的對象。他們一直需求低成本的復合材料來裝備更多車輛和開發更多的防護用途。










































