熱塑性復(fù)合材料性能不僅取決于樹(shù)脂、增強(qiáng)纖維的性能,還與纖維的增強(qiáng)方式密切相關(guān),有短纖維增強(qiáng)、長(zhǎng)纖維增強(qiáng)和連續(xù)纖維增強(qiáng)3種基本形式,
短纖維增強(qiáng)
短纖維增強(qiáng)纖維的長(zhǎng)度為0.2~0.6mm,由于大多數(shù)纖維的直徑小于70m,所以短纖維看起來(lái)更像是粉末。短纖維增強(qiáng)熱塑性塑料一般將纖維混合到熔融熱塑性塑料中制造?;|(zhì)中的纖維長(zhǎng)度和隨機(jī)取向使得實(shí)現(xiàn)良好的潤(rùn)濕相對(duì)容易,與長(zhǎng)纖維和連續(xù)纖維增強(qiáng)材料相比,短纖維復(fù)合材料最容易制造,但機(jī)械性能改善最小。短纖維復(fù)合材料傾向于通過(guò)模塑或擠出方法形成最終部件,因?yàn)槎汤w維對(duì)流動(dòng)性影響較小。
長(zhǎng)纖維增強(qiáng)
長(zhǎng)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的纖維長(zhǎng)度一般約20mm,通常采用連續(xù)纖維浸潤(rùn)樹(shù)脂后切割成一定的長(zhǎng)度后制備。般使用的工藝是拉擠成型工藝,即通過(guò)特殊的成型模具拉伸纖維和熱塑性樹(shù)脂混合的連續(xù)粗紗產(chǎn)生。過(guò)程中模具加熱和加壓熔化樹(shù)脂材料,并使其在纖維周?chē)鲃?dòng),確保適當(dāng)?shù)臐?rùn)濕,完成后將充分混合的纖維冷卻,然后切割成所需的長(zhǎng)度。
cfrtp連續(xù)纖維增強(qiáng)
連續(xù)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料中的纖維是“連續(xù)的”,長(zhǎng)度從幾米到幾千米不等,連續(xù)纖維復(fù)合材料一般主要提供層壓板、預(yù)浸帶或編織物等,通過(guò)用所需的熱塑性基體浸漬連續(xù)纖維形成。其中,連續(xù)纖維復(fù)合預(yù)浸帶厚度為0.127~0.762mm,寬度為1.6mm至上百毫米,通常使用較寬的預(yù)浸帶切割成所需寬度用于最終加工。纖維長(zhǎng)度對(duì)于復(fù)合材料的性能影響很大,基本上是纖維長(zhǎng)度越長(zhǎng),越有利于材料性能的提高,纖維長(zhǎng)度對(duì)復(fù)合材料強(qiáng)度的貢獻(xiàn)可以從兩個(gè)方面來(lái)理解:(1)在小于臨界長(zhǎng)度情況下,隨著纖維長(zhǎng)度的增加,其與樹(shù)脂的界面面積增大,復(fù)合材料斷裂時(shí),纖維從樹(shù)脂中抽出的阻力增大,從而提高了承受載荷的能力;(2)在部分纖維長(zhǎng)度達(dá)到臨界長(zhǎng)度情況下,當(dāng)復(fù)合材料斷裂時(shí)伴隨著更多纖維的斷裂,同樣使承受載荷的能力提高。
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