连续纤维增强热塑性复合材料结构板材

长纤维增强热塑性复合材料（LFT）
长纤维增强热塑性复合材料(LFT)是纤维增强聚合物领域的一种新型高级轻量化材料。

以热塑性树脂为基体，以长纤维(主要为玻璃纤维和碳纤维，10-25mm)为纤维增强材料的热塑性复合材料，具有质量轻、强度高、抗冲击热性强、耐腐蚀、成型加工性能优、可设计与重复回收利用、绿色环保等性能，并具有高的性价比和较低的密度，在汽车轻量化应用中展示了较好前景。

LFT的机械特性与增强纤维的长度有着密切的关系。

与相类似的短纤维(纤维长度约小于1mm)增强注塑成型热塑性复合材料相比，LFT材料在强度、抗撞击性能、能量的吸收率等方面都得到了很大提高。

这些特性也为LFT在要求更为严格的汽车内外部的结构件和半结构件上的应用创造了条件，成为受汽车行业青睐的主要原因之一。

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具体来说，这一材料主要用于汽车仪表板骨架、前端模块(水箱支架)、天窗支架、蓄电池支架、门板支架、引擎盖、换挡器、油门踏板等。

而以仪表板支架为例，其可满足高流动性、高刚度、低蠕变、安全性、尺寸稳定性、轻量化等方面的要求。

纤维增强热塑性复合材料拉挤成型工艺研究进展摘要：随着低碳经济、碳中和等环保理念的呼声不断高涨，低能耗、可回收的高性能复合材料的需求量不断增加。

高性能复合材料可作为关键的轻型承重材料，应用于风力涡轮机叶片根部加强件、高压绝缘子芯棒和建筑应用中的梁等。

不同于热固性拉挤成型复合材料，热塑性复合材料不需要化学固化，生产效率高、污染小、原材料利用率高，且制件具有可回收、可焊接、使用寿命长的特点，因此国内外都在积极开展高效率、低成本的热塑性复合材料生产工艺的研究。

基于此，本文章对纤维增强热塑性复合材料拉挤成型工艺研究进展进行探讨，以供相关从业人员参考。

关键词：纤维增强热塑性复合材料；拉挤成型工艺；研究进展引言纤维增强热塑性复合材料比热固性树脂复合材料具有更高的比强度和冲击强度，不需要特殊的储存和运输条件，易于维修和可回收再加工。

因此热塑性复合材料在加工性、效率、全寿命周期内的环保性和成本都明显优于热固性复合材料。

碳纤维增强热塑性聚合物复合材料是树脂基复合材料的发展方向，具有广阔的应用前景。

一、拉挤成型工艺拉挤成型工艺由于其生产效率高、拉挤制品纤维含量高、原材料成本低等优点被广泛应用于各种复合材料的生产制造中。

将拉挤成型工艺与热塑性复合材料相结合可充分发挥复合材料的优势，实现各种断面和空腔型材的高效生产。

热塑性树脂普遍存在黏度大的问题，导致了纤维浸渍困难，因此纤维增强热塑性复合材料拉挤成型工艺的改进方向主要集中在纤维浸渍方式上。

根据浸渍方式不同将热塑性复合材料拉挤成型工艺分为非反应型拉挤成型工艺和反应型拉挤成型工艺两大类。

从目前生产应用的角度来看，非反应型拉挤成型过程部分浸渍工艺与热固性复合材料拉挤成型工艺相似，技术更加成熟，设备投资也相对降低，因此应用更加广泛，而反应型拉挤成型工艺对生产设备要求高，技术难度较大，因此应用范围相对较小。

二、纤维增强热塑性复合材料特点复合材料基本上是一种新型材料，在对两种性质不同的材料进行物理或化学处理后进行加工，其性质相对较高。

- 64 -工 业 技 术随着碳纤维增强热固性复合材料应用的日益成熟，碳纤维增强热塑性复合材料也逐步从航空航天领域走向工业机械、高端医疗、轨道交通、电子电器等多种民用领域。

与传统的热固性碳纤维复材相比，热塑性复合材料具有高韧性、高抗冲击和损伤容限、无限预浸料存储期、成型周期短、可回收利用、易修复等显著特征，具备环保、高效及高性能优势。

该文就分别以碳纤维增强聚醚醚酮、碳纤维增强热塑性聚酰亚胺、碳纤维增强聚苯硫醚这3种复合材料介绍碳纤维增强热塑性复合材料的性能优势，并结合生产和应用实际，重点介绍连续性碳纤维增强聚醚醚酮复合材料在骨外科医疗领域中的性能表现。

１　几种典型的碳纤维增强热塑性复合材料的性能优势１．１　碳纤维增强聚醚醚酮（ＰＥＥＫ）复合材料的性能优势聚醚醚酮刚性高、尺寸稳定性好、线膨胀系数小、能承受极大的应力，不会由于时间的延长而产生明显的延伸，而且其密度小，加工性能好，适用于对精细度要求高的部件。

聚醚醚酮本身就是热塑性树脂中耐热性较好的一种，长期的工作温度甚至能达到250℃，在这样的高温环境下，其力学性能基本不受影响。

不过，碳纤维材料的加入可以进一步提升聚醚醚酮材料的性能，尤其是强度、刚性和耐磨性等方面，对于制品的整体使用寿命也有明显的延长作用。

相关实验证明，碳纤维材料的占比在25%~30%时，以聚醚醚酮为基体的复合材料的耐磨性有显著提高。

另外，使用碳纤维增强的聚醚醚酮复合材料与传统的金属材料相比，至少可以减重70％以上，目前国内主要应用于骨科医疗器械，对耐高温、耐磨性要求较高的高端工业领域来说也是理想的制作材料。

１．２　碳纤维增强热塑性聚酰亚胺（ＴＰＩ）复合材料的性能优势热塑性聚酰亚胺材料在热稳定性、抗冲击性、抗辐射性和耐溶剂性能等方面都表现突出，在高温、高低压和高速等极端环境下，这种材料展现出优异的耐摩擦耐磨损性能。

采用碳纤维进行增强后，可进一步提高这类材料的应用性能，扩大其应用范围。

连续纤维增强热塑性树脂基复合材料摘要：热塑性树脂基复合材料近年来发展较快，而连续纤维增强热塑性树脂的复合材料的优点更为突出，比较几种连续纤维增强热塑性树脂基复合材料的加工方法，其中用摩擦纺包芯纱加工的方法是一种很好的方法，并讨论了这种方法的特性。

关键词：热塑性树脂基复合材料；加工方法；摩擦纺包芯纱自50年代热塑性树脂基材料问世以后，几十年树脂基复合材料一直以热固性树脂基材料为主流发展着。

热固性树脂基复合材料存在一些固有的缺点，如断裂韧性、损伤容限比较低；吸湿、环境适应性不佳；an-r_周期长；难以回收[- 等，这些均使它的发展受到一定影响。

自1956年美国Fiberfil公司首先工业化生产玻璃纤维增强尼龙以来，通过60年代进一步的研究和推广应用，热塑性树脂基复合材料从70年代开始，其产量即直线上升[ 。

进入90年代，随着科学技术的迅猛发展，以通用工程塑料和高性能工程塑料为基体树脂的热塑性复合材料越来越受到人们的关注，并已成为复合材料异常活跃的研究开发热点[ 。

近些年来，国外的热塑性树脂基复合材料发展速度非常快，已大大超过热固体性树脂基复合材料的发展速度。

以美国为例，1994—1998年间，热固性树脂基复合材料年平均增长速度为5．48％，而热塑性树脂基复合材料则为23．15％E 。

据资料介绍，国外玻璃纤维增强树脂基复合材料中有1／3为增强热塑性树脂复合材料[5]。

在国内，通过60年代前期的摸索研究，自1969年开始，玻璃纤维增强尼龙首先投入生产，随即聚苯乙烯、氯化聚醚、聚碳酸酯、聚氯乙稀、饱和聚酯、聚砜等等增强复合材料相继研制成功并投人生产[5]。

由于玻璃纤维的配合和反展，我国的热塑性树脂基复合材料无论从品种、性能、产量方面，都显示了赶超世界先进水平的趋势。

热塑性树脂复合材料之所以得到长足的发展，主要是由于它克服了热固性树脂基复合材料存在的一些缺点，并具有以下优点[ 4]：热塑性树脂的线型分子结构使其韧性提高，是热固性树脂的10倍以上；吸湿性小；由于热塑性树脂在浸渍前聚合反应已经完成，因此在成型加工中纯粹是物理过程，无化学反应，所以成型速度快，并且可以多次重复加工及修补；其预浸料稳定，无贮存期限制，存放也无特殊要求；可回收再加工，无环境污染问题；另外还有维修方便，有类似于金属的加工特性，以及成本低。

连续纤维增强热塑翘曲原因
连续纤维增强热塑材料在遭受外力作用时可能会发生翘曲的原因有以下几点：
1.材料非均匀性：连续纤维增强热塑材料中纤维的分布可能不均匀，导致材料在受力时某些区域受到较大的应力，从而发生翘曲。

2.应力集中：在受到外力作用时，连续纤维增强热塑材料中的某些部分可能会集中应力，这些部分可能由于材料的几何形状或是结构设计的问题而导致更容易发生翘曲。

3.温度变化：热塑材料在受热或冷却过程中会发生温度变化，而温度变化会引起材料的体积变化。

如果热塑材料在不均匀受热或不均匀冷却的情况下，就可能会出现不同部分的线膨胀系数不同，从而导致翘曲。

4.加工残留应力：在加工过程中，热塑材料可能会受到拉伸、压缩等作用，这些作用会导致材料产生残余应力。

当外力作用时，这些残余应力可能被释放出来，引起材料翘曲。

总的来说，连续纤维增强热塑材料发生翘曲的原因主要是材料非均匀性、应力集中、温度变化以及加工残留应力等多个因素的综合作用。

为了减少翘曲的发生，需要在材料设计、加工过程和使用环境等方面加以控制和优化。

热塑性复合材料
热塑性复合材料是一种由连续纤维增强材料和热塑性树脂组成的复合材料。

在
这种材料中，连续纤维通常是玻璃纤维、碳纤维或芳纶纤维，而热塑性树脂可以是聚丙烯、聚酰胺或聚酯等。

热塑性复合材料因其优异的力学性能、耐高温性能和成型加工性能而得到广泛应用。

首先，热塑性复合材料的优异力学性能是其最大的特点之一。

由于连续纤维的
加入，使得复合材料具有很高的强度和刚度，能够承受较大的载荷。

同时，热塑性树脂的良好粘合性能也能有效地传递载荷，提高材料的整体性能。

这使得热塑性复合材料在航空航天、汽车、船舶等领域得到了广泛的应用。

其次，热塑性复合材料具有良好的耐高温性能。

热塑性树脂在高温下依然能够
保持较好的力学性能，不会出现软化或熔化的情况。

这使得热塑性复合材料能够在高温环境下长期稳定地工作，满足特殊工况下的使用需求。

因此，热塑性复合材料在航空航天领域的发展中扮演着重要的角色。

另外，热塑性复合材料还具有良好的成型加工性能。

由于热塑性树脂的特性，
热塑性复合材料可以通过热压成型、注塑成型等工艺进行成型加工，制作出各种复杂的结构件。

这种灵活的加工性能使得热塑性复合材料在制造领域得到了广泛的应用，为产品的设计和制造提供了更多的可能性。

总的来说，热塑性复合材料以其优异的力学性能、耐高温性能和成型加工性能，在航空航天、汽车、船舶等领域得到了广泛的应用。

随着科学技术的不断进步，相信热塑性复合材料将会有更广阔的发展前景，为各个领域的发展提供更多的支持和保障。

连续纤维增强热塑性复合材料连续纤维增强热塑性复合材料（CFRTP）是一种新型的高性能复合材料，由热塑性树脂基体和连续纤维增强材料组成。

它具有重量轻、强度高、刚度大、耐腐蚀、耐热、耐磨、抗冲击等优点，因此在航空航天、汽车、船舶、建筑等领域有着广泛的应用前景。

首先，连续纤维增强热塑性复合材料的制备工艺是关键。

制备工艺包括预浸料制备、层叠成型、热压成型等步骤。

预浸料制备是将纤维材料浸渍于热塑性树脂中，使其充分浸透，然后进行层叠成型，即将预浸料层叠在一起，形成所需的厚度和形状。

最后，通过热压成型，将层叠好的预浸料在一定的温度和压力下进行成型，使其固化成为连续纤维增强热塑性复合材料。

其次，CFRTP的性能主要取决于纤维增强材料的类型和树脂基体的性能。

常见的纤维增强材料有碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维等，它们各自具有不同的特点和适用范围。

而树脂基体的选择也至关重要，不同的树脂基体具有不同的耐热性、耐化学腐蚀性、加工性等特点，对最终复合材料的性能有着直接的影响。

此外，CFRTP的应用领域非常广泛。

在航空航天领域，CFRTP可以用于制造飞机机身、机翼、航天器外壳等部件，由于其重量轻、强度高的特点，可以大幅减轻飞机的自重，提高飞行性能。

在汽车领域，CFRTP可以用于制造汽车车身、底盘等部件，能够提高汽车的燃油经济性和安全性。

在建筑领域，CFRTP可以用于制造高强度、耐久性好的建筑材料，提高建筑物的抗震性和使用寿命。

总的来说，连续纤维增强热塑性复合材料具有广阔的发展前景和应用前景，但是在实际应用中仍然存在一些挑战，如成本较高、大规模生产难度大等。

因此，需要在材料制备工艺、材料性能改进、成本降低等方面进行进一步的研究和探索，以推动连续纤维增强热塑性复合材料的广泛应用和推广。

连续纤维复合增强材料连续纤维复合增强材料是一种新型的复合材料，它由连续纤维和基体材料组成，具有高强度、高模量、轻质化、耐腐蚀、耐磨损等优良性能，被广泛应用于航空航天、汽车、船舶、建筑等领域。

本文将从材料结构、制备工艺、性能表现和应用前景等方面对连续纤维复合增强材料进行探讨。

首先，连续纤维复合增强材料的结构特点是由连续纤维和基体材料相互作用形成的复合结构。

连续纤维通常采用碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维等，其优点是具有较高的拉伸强度和模量，能够有效增强材料的力学性能。

而基体材料则起到固定和保护纤维的作用，通常采用树脂、金属、陶瓷等材料，能够有效提高材料的耐热性和耐腐蚀性。

两者相结合形成的复合材料，不仅具有较高的强度和刚度，还能够兼顾轻质化和耐用性的特点。

其次，连续纤维复合增强材料的制备工艺主要包括预浸料制备、层叠成型和热固化等步骤。

预浸料制备是将纤维与树脂预浸料进行浸渍和脱气处理，以保证纤维和树脂的良好结合；层叠成型是将预浸料层叠成预定形状，并通过真空吸附或压力成型等工艺形成预制件；热固化是将预制件置于高温下进行固化，使树脂充分固化，形成最终的复合材料。

这一系列工艺保证了连续纤维复合增强材料的成型质量和性能稳定性。

再者，连续纤维复合增强材料在性能表现上具有很大优势。

首先，它具有较高的比强度和比模量，能够满足高强度、轻质化的要求；其次，具有较好的耐腐蚀性和耐磨损性，能够适应复杂的使用环境；最后，具有优异的热性能和尺寸稳定性，能够满足高温、低温等极端条件下的使用需求。

这些性能保证了连续纤维复合增强材料在航空航天、汽车、船舶、建筑等领域的广泛应用。

最后，连续纤维复合增强材料的应用前景非常广阔。

随着科学技术的不断进步，人们对材料性能的要求也越来越高，连续纤维复合增强材料正是满足这一需求的理想选择。

它在航空航天领域可以用于制造飞机机身、发动机零部件等；在汽车领域可以用于制造车身、底盘等；在船舶领域可以用于制造船体、推进装置等；在建筑领域可以用于制造桥梁、建筑结构等。

连续碳纤维增强热塑性复合材料的性能优势及应用举例1. 引言1.1 介绍连续碳纤维增强热塑性复合材料的基本概念连续碳纤维增强热塑性复合材料是一种结构性材料，由热塑性树脂和连续碳纤维预制件通过加热和压缩成型而成。

碳纤维是一种轻质、高强度、高模量且耐腐蚀的纤维材料，通常是以聚丙烯、聚酰胺等树脂作为基体，通过拉拔、串纤工艺制备而成。

碳纤维在高强度、高模量、耐高温等方面具有显著的优势，使得连续碳纤维增强热塑性复合材料在各个领域得到广泛应用。

该材料具有优异的成形性能和耐用性，可根据工程需求灵活设计成各种形状，具备出色的强度和刚度。

连续碳纤维增强热塑性复合材料的制备工艺复杂，但具有良好的成本效益和综合性能，被广泛应用于航空航天、汽车工业、体育器材制造等领域。

随着技术的不断进步和材料性能的提升，这种复合材料将在未来展现更广阔的应用前景。

1.2 说明本文将重点讨论该材料的性能优势和应用本文将重点讨论连续碳纤维增强热塑性复合材料的性能优势和应用。

这种复合材料在工程领域中具有重要的应用前景，其独特的性能使其成为许多行业的首选材料之一。

通过深入探讨该材料的高强度、高刚度、优异的耐磨性和耐腐蚀性，以及良好的疲劳性能，我们可以更好地了解其在各个领域中的优势和潜在应用。

在接下来的内容中，我们将详细讨论连续碳纤维增强热塑性复合材料在汽车工业、航空航天领域和体育器材制造中的具体应用例子。

通过这些案例，读者可以更加直观地了解该材料的实际应用场景以及其对这些行业的推动作用。

我们将总结该材料的性能优势和广泛应用，并展望其在未来的发展前景。

【字数：207】2. 正文2.1 连续碳纤维增强热塑性复合材料的性能优势1. 高强度和高刚度：连续碳纤维增强热塑性复合材料具有高强度和高刚度的特点，这是由于碳纤维本身具有优异的机械性能，能够承受较大的拉伸和压缩力。

在复合材料中，碳纤维与热塑性树脂的结合，使其具备更强的强度和刚度，能够承受更大的力和扭矩，适用于要求高强度和高刚度的应用场合。

连续纤维增强复合材料增材制造工艺与装备概述说明1. 引言1.1 概述连续纤维增强复合材料增材制造工艺与装备是一种先进的制造技术，通过将连续纤维与树脂基体结合起来，形成具有高强度和轻质特性的复合材料。

这种材料在航空航天、汽车制造、医疗器械等领域具有广泛应用前景。

1.2 文章结构本文主要分为六个部分进行介绍和分析。

首先，在引言部分我们将对该主题进行概述，并简单介绍文章的结构安排。

然后，在第二部分，我们将详细阐述连续纤维增强复合材料的定义、特点以及应用领域，并对其优缺点进行分析。

接下来，在第三部分，我们将概述和分类增材制造工艺，并重点介绍连续纤维增材制造工艺流程以及不同增材制造工艺间的比较。

第四部分将总结国内外关于该工艺的研究现状并探讨工艺参数对成品性能的影响，同时也会就挑战与机遇展开讨论。

在第五部分，我们将重点介绍连续纤维增强复合材料增材制造的主要装备及其性能评估指标，并通过典型应用案例分析展示其实际应用。

最后，我们将在结论部分对本文进行总结，并提出存在问题及改进建议，同时展望未来的研究方向。

1.3 目的本文旨在全面介绍连续纤维增强复合材料增材制造工艺与装备，并分析其发展现状和应用案例。

通过对该领域进行深入研究和讨论，期望能够为相关领域的研究人员和从业者提供参考和启发，并推动该技术在实际生产中的广泛应用。

2. 连续纤维增强复合材料简介2.1 定义与特点连续纤维增强复合材料（Continuous Fiber Reinforced Composites，CFRPs）是一种由连续冠状排列的纤维束通过树脂基体制成的新型复合材料。

它与传统的无规则短纤维增强复合材料相比具有较高的拉伸强度和刚度，优异的耐腐蚀性能以及良好的耐疲劳和抗冲击性能。

2.2 应用领域由于其出色的力学性能和轻质化特点，连续纤维增强复合材料被广泛应用于航空航天、汽车、轨道交通、体育器材等领域。

在航空航天领域，CFRPs可以用于制造飞机机身、翼面及动力系统部件等结构件，以提升飞行器的性能并降低重量。