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