国外纤维增强热塑性塑料发展概况

LFT技术发展概况定义长纤维增强热塑性塑料简称LFT或LFRT，是用长玻璃纤维代替原来的短切纤维与PP、PA、PET等热塑性塑料通过挤出、造粒或造片等方法制得的复合材料，可以用玻璃纤维和塑料造粒制成半成品后再经注射或模压成型为最终制品，也可以在同一生产线上把玻璃纤维、塑料混合挤出后直接模压或注射成型为最终制品。

前者称为LFT粒料（LFT-G或LFT-P），后者称为直接LFT（LFT-D或D-LFT）。

据有关厂商介绍，一般的短切纤维（长度4.5mm、6mm等）增强粒料，在经过螺杆、注料嘴、模腔这些作业区后，纤维的长度大为减少，最终制品中的纤维平均长度已不到1mm，因此对制品力学性能的帮助有限。

而LFT技术可以得到12mm以上的粒料或片料，纤维长度与粒料长度相当，不论是模压还是注射成型，最终制品中的纤维平均长度仍然不低于4mm，因而大大提高了制品的力学性能。

另据外刊文章论述，LFT材料的力学性能与其中增强纤维的长度直接相关。

而“长”是一个非常相对的概念，很难作出明确的定义。

例如，2mm的平均长度在传统的注射成型工艺中被认为“较长”，但在模压成型工艺中则被认为“较短”。

这种讨论有时还被不同的材料和工艺开发者根据自己的兴趣加上各自的色彩。

近年来，汽车工业对节省成本的强劲要求促使LFT领域开发了多种新的材料和工艺。

其结果，在专业文献资料中出现了多种缩写和新的术语，常常在说明同一材料或工艺时所用术语不一致。

这就造成了术语和定义的一些混淆。

然而，最近启动了一项重要举措，即开始制订此行业中各种半成品和加工方法的标准术语，确定标准的评价和测试方法。

这些基础工作由欧洲热塑性复合材料同盟执行。

长纤维粒料LFT获得发展和大量应用的驱动力其实是GMT（玻纤毡增强热塑性塑料）。

虽然GMT是成熟的技术，但它作为新材料新应用“开路先锋”的作用正在受到挑战。

由于汽车等行业对降低成本的明显需求，一些更新的材料和工艺技术陆续问世。

10多年前，用线材包覆法、直角机头挤出法和几种拉挤法制出了长纤维粒料或片料。

LFT概念及发展历史LFT（Long Fiber Thermoplastics）是一种将长纤维增强材料和热塑性树脂相结合的高性能复合材料。

它的发展历史可以追溯到上世纪60年代。

起初，复合材料是通过将短切纤维增强剂与塑料树脂结合来制造的。

然而，短切纤维增强材料的性能和机械特性有限，限制了其在许多应用中的使用。

因此，人们开始研究如何使用长纤维增强材料来提高复合材料的性能。

1964年，美国朗姆工程公司首次提出了将长纤维增强材料和热塑性树脂结合的方法，并进行了相关研究。

这种方法被称为LFT（Long Fiber Thermoplastics），是一种将长纤维增强材料与熔融的热塑性树脂进行复合成型的工艺。

LFT的出现引起了工程塑料界的广泛关注。

相比于短切纤维增强材料，LFT具有更好的强度、刚度和耐冲击性能。

同时，长纤维增强材料还可以提供更好的表面外观、尺寸稳定性和阻尼性能。

随着技术的进一步发展，LFT的应用范围不断扩大。

它已经广泛应用于汽车、航空航天、电子、建筑和运动器材等领域。

在汽车行业中，LFT被用作车身和车身零部件的材料，以提高整体结构的强度和维度稳定性。

在航空航天领域，LFT被广泛用于制造飞机内部结构和部件，以满足对轻量化和高强度的需求。

LFT的发展受到了许多因素的推动。

首先，随着工程塑料市场的增长，对性能更高、质量更稳定的材料需求也在增加。

其次，人们对轻量化材料的需求也在不断增加，以减少能耗和环境污染。

此外，长纤维增强材料的生产技术也得到了快速发展，使LFT的生产成本得以降低。

尽管LFT在很多领域都有广泛的应用，但它仍存在一些挑战和限制。

首先，LFT的成本相对较高，限制了其在一些大规模应用中的使用。

其次，LFT的加工难度较高，需要采用专门的设备和工艺。

此外，LFT的性能受到长纤维分散均匀性的影响，这也是一个需要解决的问题。

总之，LFT作为一种将长纤维增强材料和热塑性树脂相结合的高性能复合材料，在工程塑料领域有着广阔的应用前景。

树脂基复合材料的发展史树脂基复合材料（Resin Matrix Composite）也称纤维增强塑料（Fiber Reinforced Plastics），是目前技术比较成熟且应用最为广泛的一类复合材料。

这种材料是用短切的或连续纤维及其织物增强热固性或热塑性树脂基体，经复合而成。

以玻璃纤维作为增强相的树脂基复合材料在世界范围内已形成了产业，在我国俗称玻璃钢。

树脂基复合材料于1932年在美国出现，1940年以手糊成型制成了玻璃纤维增强聚酯的军用飞机的雷达罩，其后不久，美国莱特空军发展中心设计制造了一架以玻璃纤维增强树脂为机身和机翼的飞机，并于1944年3月在莱特-帕特空军基地试飞成功。

从此纤维增强复合材料开始受到军界和工程界的注意。

第二次世界大战以后这种材料迅速扩展到民用，风靡一时，发展很快。

1946年纤维缠绕成型技术在美国出现，为纤维缠绕压力容器的制造提供了技术贮备。

1949年研究成功玻璃纤维预混料并制出了表面光洁，尺寸、形状准确的复合材料模压件。

1950年真空袋和压力袋成型工艺研究成功，并制成直升飞机的螺旋桨。

60年代在美国利用纤维缠绕技术，制造出北极星、土星等大型固体火箭发动机的壳体，为航天技术开辟了轻质高强结构的最佳途径。

在此期间，玻璃纤维-聚酯树脂喷射成型技术得到了应用，使手糊工艺的质量和生产效率大为提高。

1961年片状模塑料（Sheet Molding Compound, 简称SMC）在法国问世，利用这种技术可制出大幅面表面光洁，尺寸、形状稳定的制品，如汽车、船的壳体以及卫生洁具等大型制件，从而更扩大了树脂基复合材料的应用领域。

1963年前后在美、法、日等国先后开发了高产量、大幅宽、连续生产的玻璃纤维复合材料板材生产线，使复合材料制品形成了规模化生产。

拉挤成型工艺的研究始于50年代，60年代中期实现了连续化生产，在70年代拉挤技术又有了重大的突破，近年来发展更快。

除圆棒状制品外，还能生产管、箱形、槽形、工字形等复杂截面的型材，并还有环向缠绕纤维以增加型材的侧向强度。

增强热塑性塑料复合管在我国的发展现状浙江伟星新型建材股份有限公司王登勇北京塑料集团公司吴念一、前言:我国塑料管道的生产和应用从上世纪九十年代起，开始进入一个快速发展时期；从2000年起，我国塑料管道的产量在世界各国塑料管道产量的排位已经是第二位。

在新世纪的前十年，我国塑料管道行业继续快速发展，每年都以高于国民经济平均发展水平的1-2倍的速度发展，2008年的年产量达到了460万吨，超过美国而位居世界第一。

2010年总产量达到800万吨以上，约占世界塑料管道总产量的40%。

到目前为止，我国塑料管道已经经历了近20年持续高速发展，这在世界塑料管道发展历史上是前所未有的。

表1是2000-2009年我国塑料管道产量和增长速度。

表：1 2000年-2009 年中国塑料管道产量和增长速度年份2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 2009产量（万吨）78.6 121.4 136.9 163.8 190.7 236.7 288.1 331.8 459.3 580.4增长率（%）54.4 12.8 19.6 16.4 24.1 21.7 15.2 28.2 18.9 表2是国际上塑料管道主要生产国近年的产量情况，从中可以看到中国塑料管道行业在国际塑料管道行业的地位。

中国塑料管道产量不仅超过了美国，也超过了欧洲的总和，是我们的近邻日本、俄罗斯等国产量的十几倍；因此中国已经毫无悬念的成为世界上塑料管道的第一生产大国。

表2 世界塑料管道主要生产国产量比较单位；万吨国家美国意大利德国法国英国西班牙印度日本俄罗斯中国年代2006 2004 2004 2004 2004 2004 2006 2009 2008 2009产量444 44.8 42 36.4 30.8 30.8 90 46.2 37.6 580 注：欧洲4国的产量根据KWD globalpipe 175中AMI 报告的2004年数据；美国的产量根据Freedonia group,Inc.,的2006年数据。

连续纤维增强热塑性塑料管的探索更新时间：2014年03月12日张玉川北京塑料工业协会毕宏海储江顺上海邦中高分子材料有限公司2014-2近年来一种新型的增强复合材料—连续纤维增强热塑性塑料发展很快,国际上通常称为CFRT—-ContinuousFiberReinforcedThermoplastic。

CFRT中的增强材料是连续的同向的高强度纤维，常用的是玻纤和碳纤维。

基体材料是热塑性塑料，常用的有，HDPEPPPAPET，特殊要求用的有PPSPVDFPEEK等。

CFRT的独特优点是高强度，高韧性，抗腐蚀，重量轻。

目前应用最多的是在航空航天，汽车，军工业,并逐步推广到石油天然气管道行业，特别是要求高的海底用油气管道。

我国企业已起步开发用CFRT的增强热塑性塑料管RTP,本文综合介绍国际上开发和生产CFRT管的资料。

我国有很强的玻璃纤维产业,已经有企业可以供应CFRT带材,所以本文主要介绍连续玻璃纤维增强热塑性塑料管（以下简称CFRT-RTP).众所周知，玻璃纤维增强热固性树脂管（玻璃钢管）早已在广泛应用，但是CFRT—RTP到近年才进入市场。

国外石油天然气产业现在已经大量应用FlexpipeSystem等企业生产CFRT-RTP的产品。

国内虽然先后也有一些企业探索开发但至今没有见到成熟的产品。

可见开发CFRT—RTP是有技术难题的，不能照搬玻璃钢的经验，也不同于生产金属增强的RTP。

1 连续玻璃纤维增强热塑性塑料CFRT的难点玻璃纤维原料丰富,成本低廉，又有相当高的强度,是很好的增强材料。

玻璃纤维增强热固性树脂--玻璃钢早就被应用于很多领域,玻璃钢管道不仅大量应用于城乡给排水，并大量应用于工业领域，是石油天然气领域内最早成功应用的非金属管道。

其中一部分是短纤维增强（离心成型)，一部分是连续长纤维增强（缠绕成型）。

但是玻璃钢管是有缺点的，主要是热固性树脂韧性差，对于损伤的容忍性差[1]，通常也不能制造成可盘卷的连续长管（国外有可盘卷的连续玻璃钢管，但是不普及)。

长纤维增强热塑性塑料TPAC图2 GMT 和LFRT材料增长对比（来自Dieffenbacher）●优异的抗冲击性能。

对于聚丙烯和尼龙基体的TPAC粒料而言，由于其模压产品中的纤维最长，因而其抗冲击性能最好。

另外，其注塑成型的产品的抗冲击性能明显高于短纤维粒料的注塑成型产品；●低收缩率和高的尺寸稳定性（低蠕变）；●恶劣温度条件下的高力学性能保持性；●高模量、高强度、低翘曲、与金属相近的热膨胀系数。

TPAC 粒料的直径大约3mm，有12mm和25mm左右的两种长度，其中12mm 左右长度的粒料可用于注塑成型，25mm左右长度的粒料用于模压成型。

TPAC粒料的纤维平行排列，纤维的长度与粒子长度相同（如图3所示），其产品规格和性能分别见表2 和表3。

注：以上数据均采用ASTM标准、注塑成型试样，测试结果为典型值，不作为出厂检验标准；当采用模压工艺制备试样时，粒子长度为25mm，其力学性能将有大幅度提高图3 TPAC 粒料外观和纤维在粒料中的分布示意图从表3中数据可以看出，TPAC系列产品的性能基本达到了国外公司同类产品的技术水平，完全可以作为国外同类产品的替代品。

由于LFRT 制品的力学性能取决于材料中纤维的长度，因此TPAC粒料对注塑工艺和设备具有特殊的要求，例如：料筒的落料口径必须足够大以防止长纤维粒料卡在落料口而影响落料；喂料部分的螺槽深度要达到5mm以上；注塑机喷嘴要在6mm 以上；浇口和浇道要尽可能大等。

虽然普通的注塑机也可以用来成型长纤维料制品，但是很难将长纤维的优势完全发挥出来。

一般，采用模压成型工艺能够很好地保证纤维的长度。

目前，用TPAC 粒料成型的汽车部件包括：●散热风扇散热风扇用于降低发动机引擎的热量，其形状也较为复杂。

因此要求材料具有较高的耐热性和优异的加工性能，通常采用的是增强尼龙材料。

以聚烯烃为基体的TPACBC2050（长纤维增强PP）具有优异的加工性能，且耐热性高，与增强尼龙相比，该材料可使制品（如图4 所示）的重量减轻15% 左右。

玻璃钢2007年第4期GMT片材发展概况叶鼎铨（南京玻璃纤维研究设计院）1简介GMT是玻纤毡增强热塑性塑料片材的英文缩写。

它于上世纪60年代中期问世，是用玻璃纤维毡和一种热塑性塑料用干法（熔体浸渍法）或湿法（抄纸法）制成的轻质复合片材。

这种中间材料可通过模压、冲压或流动模塑法成型为最终制品。

GMT兼具材料和工艺性能的优点，并可以实行规模化生产，因而在代替传统材料方面发挥了很大作用。

大多数GMT片材的宽度为1300~1400mm，但也有更宽的专有GMT。

根据具体用途，可把片材切成合适的尺寸，以便装模。

在片材一侧也可覆上装饰性或功能性的表面材料，如织物、网格布、漆膜甚至薄金属片等。

GMT可以较低的模具成本和较快的成型周期压制成大的制件。

早期的GMT是用连续或无定向玻璃纤维毡和聚丙烯制成的片材。

这种材料在所有轴向都具有很高的刚度和抗冲击性。

早期的用途包括模压成型的轿车底板、座椅靠背、电瓶箱、保险杠以及拖拉机零部件、军用货柜等。

然而，用连续纤维增强聚丙烯制成的GMT在制造某些复杂部件时遇到困难。

虽然片材在压塑前需要预热，但它们在模具中流动受限。

连续纤维在细部和深部容易桥接而不是渗入和填充，因而流动性不好。

这一问题通过改用短切纤维毡而得到解决。

短切纤维长度为25~100mm，其流动特性使它们可以更好地渗入复杂部件（如仪表盘支架）的各个部位。

现今，还可使用不同形式的毡层组合制造GMT（用同一种树脂浸渍），既可以在制造片材时组合，也可以在装模时组合。

这样就可以在成型时选择性地改进材料的性能，或者定制最终制品的性能。

有了这种灵活性，也可在模具中加用单向的玻纤产品来提高保险杠之类制品的单轴刚度。

2低密度GMT片材热冲压成型是普遍采用的GMT模塑成型工艺。

热冲压所需的压力比模压工艺低得多，因此为这种低压力的热冲压工艺开发了一种低密度“充气”型GMT。

这是利用GMT中玻璃纤维在受热时试图回复到初始的随机取向的特征而形成。

纤维增强塑料的研究与应用第一章纤维增强塑料的概述纤维增强塑料又称纤维增强复合材料，是现代工业中应用广泛并且发展迅速的一类复合材料。

它是通过在塑料基体中添加纤维增强材料来制成的，其复合材料具有较强的强度和刚度，可以用于制造航空航天器、汽车、建筑材料、体育器材等高强度和轻质化的产品。

随着科技的进步和工业的发展，纤维增强塑料作为一种重要的工程材料已经得到了广泛的重视和应用。

其具有制造简单、成本低、重量轻、强度高、刚度好、耐腐蚀等优点，同时具备良好的成型性和设计灵活性，可以根据不同的需求制造各种形状和尺寸的零件或产品。

在各个领域中，纤维增强塑料的应用越来越得到重视，成为了实现各种工程应用的不可或缺的材料之一。

第二章纤维增强塑料的种类根据增强材料的种类和性质不同，纤维增强塑料可以分为多种类型，下面列举其中的几种。

（一）碳纤维复合材料碳纤维复合材料是一种高强度、高模量、轻质的复合材料，具有重量轻、强度高、刚度好、耐腐蚀等优点。

它广泛应用于航空航天器、汽车、体育器材、建筑材料等领域。

（二）玻璃纤维复合材料玻璃纤维复合材料是一种性能稳定、耐腐蚀性好、重量轻、制造成本低等特点的材料。

它主要应用于汽车、建筑材料、储罐、管道和船舶等领域。

（三）芳纶纤维复合材料芳纶纤维复合材料是一种高强度、高模量、重量轻、耐高温、耐腐蚀等综合性能较好的材料。

它主要应用于航空航天器、军工等领域。

（四）天然纤维增强塑料天然纤维增强塑料是一种由天然纤维和塑料组成的生物环境友好型材料。

它由于有着良好的可再生性、无毒性、低污染，受到越来越多人的关注。

第三章纤维增强塑料的制备工艺通常情况下，纤维增强塑料的制备过程可以分为以下几个步骤：（一）材料准备首先要准备好塑料基体和纤维增强材料。

塑料基体可以选择聚丙烯、聚丙烯酸酯、聚氯乙烯等，而纤维增强材料可以选择碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维等。

（二）混合将塑料基体和纤维增强材料按一定比例混合均匀，可以通过喷涂、卷取和浸渍等方式进行。