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综述高性能热塑性树脂基复合材料的研究进展陈平于祺孙明陆春(大连理工大学化工学院高分子材料系,116012)摘要近些年来,纤维增强热塑性树脂基复合材料已逐步发展成为复合材料中一个高性能、低成本的新型材料家族。
本文主要介绍了各种高性能工程塑料和增强纤维的发展,连续纤维增强热塑性树脂的浸渍工艺及成型工艺,最后还介绍了热塑性纤维复合材料的发展趋势。
关键词热塑性树脂;高性能;纤维增强;复合材料Advances in High Performance FRTP CompositesChen Ping Yu Qi Sun Ming Lu Chun(Department of Polymer Science and Material,Dalian Uni versity of Technology,Dalian,116012) ABSTRACT In recent years,fiber reinforced thermoplastic composite materials has become a new family member of composites wi th high performance and low cost materials.T his paper mainly introduces the develop ment of hi gh performance thermoplastic and reinforced fiber,the impregnating process and forming techniques of the thermoplastic resin rei nfor ced with the continuous fiber.At last,the developing trend of the thermoplastic composites is also introduced.KEYWORDS thermoplastic resin;high performance,fiber rei nforced;composi tes1前言自50年代树脂基复合材料问世以后的几十年来,一直以热固性树脂基复合材料为主流发展着。
高性能的热塑性塑料及热塑性弹性体流动性好，阻隔性好、透明性好、柔软性好、高强度、高耐热、烟雾少、气味小……这些高性能始终是热塑性材料工程师们努力追求的目标。
目前，随着高性能的热塑性塑料及热塑性弹性体的不断推出，这个目标正一步一步地被接近。
新型热塑性弹性体1、特种热塑性弹性体德国Wacker-Chemie（美国Wacker Silicones的子公司，它在世界上最先推出了嵌段共聚型含硅TPE）推出了Geniomer系列单相硅/尿素共聚物。
在该共聚物中，硅相作为软段（占90%）贡献弹性，尿素相作为硬段贡献强度和耐热性。
它们与TPSiV 完全不同，后者的结构为交联的硅橡胶颗粒分散在尼龙或其他工程热塑性塑料基料里。
Geniomer系列类似于TPU材料，从熔融状态冷却时能形成物理交联，再次加热时这些交联结构又可消失而成为熔融状态，因此它们具有真正的热塑性。
Geniomer系列可以采用所有的热塑性材料的加工方法。
它们按照邵式A硬度40~60的范围被分为4个等级。
其价格比热固性LSR材料稍贵一些。
Geniomer系列是非常透明的，不含催化剂、不含挥发性硅成分、填料或增塑剂。
其化学纯净度可适于医疗应用，其透明度可适于用作汽车玻璃层压片材的隔音材料。
它们具有硅材料的固有特性——抗紫外线、透气以及良好的脱模性，可以用于喷涂，也可以用作塑料材料与玻璃或金属材料的胶粘剂。
若少量（0.1% to~0.2%）加入到其他聚合物中，它们还可以用作加工助剂，以提高其他聚合物的流动性、低温柔韧性和防水性能。
Geniomer 系列产品的性能详见表1。
另一类全新的TPE是由日本Kaneka公司和德国BASF公司这两个公司推出的。
这是一种苯乙烯—异丁烯—苯乙烯三嵌段共聚物，简称为SIBS。
它是一种100%饱和聚合物，因此具有很好的热稳定性以及光稳定性。
日本Kaneka公司的这种被称为“Sibstar系列”的TPE价格为2.75$/lb ~2.95$/lb （1lb=0.4536kg）。
各类热塑性树脂概览(一)2004-5-12 热塑性树脂是指具有线型或分枝型结构的有机高分子化合物。
这一类树脂的特点是遇热软化或熔融而处于可塑性状态，冷却后又变坚硬，而且这一过程可以反复进行。
据中国环氧树脂行业协会()介绍，典型代表性热塑性树脂有聚烯烃、氟树脂、聚酰胺、聚酯、聚碳酸酯、聚甲醛、聚丙烯-十二烯-苯乙烯（ABS树脂）、聚苯乙烯-丙烯腈（SAN或AS树脂）等。
这类塑料虽有许多优点，但仍有不少不足之处，如强度、硬度、耐热性、尺寸精度等较低，热膨胀系数较大，力学性能受温度影响较大，蠕变、冷流、耐负荷变形较大等。
用玻璃纤维增强热塑性树脂而制得的热塑性玻璃纤维增强复合材料，不仅可使上述缺点得到不同程度的改善，还可使某些性能达到或超过热固性玻璃纤维增强复合材料的水平，而且仍可以用一般注射方法成型。
纤维的含量通常在20%～40%。
总的来说，用（玻璃）纤维增强热塑性塑料，可以达到下述效果：①提高拉伸、弯曲、压缩等力学强度及弹性模量，改善蠕变性能；②提高热变形温度；③降低线膨胀系数；④降低吸水率，增加尺寸稳定性；⑤改善热导率；⑥提高硬度；⑦抑制应力开裂；⑧阻迟燃烧性；⑨改善电性能。
玻璃纤维增强热塑性复合材料的不足之处，主要是冲击韧性降低，冲击疲劳韧性有所下降，但带缺口冲击韧性有所提高。
一、热塑性树脂的基本性能1、力学性能。
决定合成树脂力学性能的结构因素有以下五个：①大分子链的主价力；②分子间的作用力；③大分子链的柔韧性；④分子量；⑤大分子链的交联密度。
热塑性树脂与热固性树脂在结构上的显著差别在于前者的大分子链为线型结构，而后者的大分子链为体型网状结构。
由于这一结构上的差别，使热塑性树脂与热固性树脂相比在力学性能上有以下几个显著特点：①具有明显的力学松弛现象；②在外力作用下，形变的能力较大，即当应变速度不大进，可具有相当大的断裂延伸率；③抗冲击性能好。
2、电学性能热塑性树脂的电性能按其大分子的极性不同可分成以下几类：（1）非极度性的这类树脂如聚乙烯、聚丁二烯、聚四氟乙烯等。
