熱塑性樹(shù)脂基體纖維纏繞工藝

玄武

熱塑性樹(shù)脂基體纖維纏繞工藝
熱塑性樹(shù)脂基體纖維纏繞工藝

1 前言

熱塑性樹(shù)脂及其復(fù)合材料近十多年來(lái)得到了迅速發(fā)展。與熱固性材料相比，熱塑性樹(shù)脂具有優(yōu)異的抗沖擊韌性、耐疲勞損傷性能、成型周期短、生產(chǎn)效率高、可長(zhǎng)期貯存、可進(jìn)行修補(bǔ)和回收再利用等一系列優(yōu)點(diǎn)。因而在航空航天、醫(yī)療、電子、機(jī)械等領(lǐng)域得到了越來(lái)越廣泛的發(fā)展和應(yīng)用。特別是隨著剛性、耐熱性及耐介質(zhì)性好的的新型芳族熱塑性樹(shù)脂基復(fù)合材料的出現(xiàn)，使得熱塑性復(fù)合材料克服了以往彈性模量低、抗溶劑性差、纖維與樹(shù)脂結(jié)合強(qiáng)度低等缺點(diǎn)，可用于性能要求較高的結(jié)構(gòu)材料。

航空航天中常用的熱固性樹(shù)脂常溫下一般為液體，常溫加工即可，相比而言高性能熱塑性復(fù)合材料成型時(shí)一般需要較高的溫度。常用的熱固性樹(shù)脂的固化溫度為250°以下，而PEEK等熱測(cè)性復(fù)合材料成型溫度在350℃以上。同時(shí)先進(jìn)熱塑性復(fù)合材料的成型壓力較大，而熱固性復(fù)合材料的成用壓力很低。較高的成型溫度和較大的成型壓力使得先進(jìn)熱塑性復(fù)合材料的制造成本很高，這是目前它們?cè)诟餍袠I(yè)上的應(yīng)用尚不普遍的根本原因之一。常用的熱塑性復(fù)合材料成型工藝有：模壓成型、熱壓罐成型、隔膜成型、拉擠成型、壓延成型、纖維纏繞成型等，其中纏繞技術(shù)能較好的實(shí)現(xiàn)低成本和高效率的結(jié)合。熱塑性樹(shù)脂纖維纏繞既可像多數(shù)熱固性系統(tǒng)所用的方式那樣，先將熱塑性預(yù)浸帶用于法纏繞成型，然后在固化爐或熱壓罐內(nèi)固化；又可用就地固化工藝成型。所謂就地固化成型就是利用熱塑性樹(shù)脂可再熔融的特點(diǎn)，纏繞時(shí)加熱使材料粘結(jié)就位，并盡可能除掉殘留的事氣，同化所需壓力由壓力輥在接觸部位提供，纏繞完冷卻即獲得終產(chǎn)品，不需再進(jìn)行后固化。這種成型工藝最大的優(yōu)點(diǎn)就是省去了熱固性樹(shù)脂復(fù)合材料成型的后固化過(guò)程，簡(jiǎn)化了生產(chǎn)流程，降低了生產(chǎn)成本，并打破了固化環(huán)節(jié)帶來(lái)的一些對(duì)產(chǎn)品規(guī)格、性能的限制。

2 研究狀況

熱塑性樹(shù)脂基體纖維纏繞工藝包括預(yù)浸帶的成型，纏繞過(guò)程的加熱、加壓方式等諸多過(guò)程和因素，以下分別闡述：

2．1 新型高性能樹(shù)脂基體

目前的高性能熱塑性樹(shù)脂主要有聚醚醚酮（PEEK）、聚苯硫酸（PPS）、聚醚酰亞胺（PEI）、聚醚砜（PES）、聚酰胺（PA）和聚酰胺酰亞胺（PAI）、聚酸亞胺（PI）等，其中很多已經(jīng)工業(yè)化生產(chǎn)。


摘自http://www.frp.com.cn/ejforum/topic-1-1-362-1.html    作者yc