玻纤增强热塑性复合材料

玻纤毡增强热塑性复合片及其应用

中国玻璃钢综合信息网 日期: 2005-01-28 阅读: 3223 字体:大 中 小 双击鼠标滚屏

以玻纤毡增强热塑性树脂（Glass Mat Reinforced Thermoplastics）,是当今热塑性树脂基复合材料的主要品种，目前世界年产量在10万吨以上，主要用作汽车零部件，其它如建筑、包装、军工等方面的应用正在迅速发展。本文简要介绍这种材料的制备方法，而着重它们的性能和应用。

1 玻纤毡增强热塑性片材（Glass Mat Reinforced Thermoplastics简称GMT） 1-1 什么是GMT材料

玻纤毡增强热塑性片材（Glass Mat Reinforced Thermoplastics）简称GMT是目前国际上极为活跃的复合材料开发品种之一。这是一种以热塑性树脂为基体、以长玻璃纤维或连续玻纤毡为增强材料的复合材料。一般做成征状以半成品供应。通常是两层玻璃纤维毡复合热塑性树脂，用不同类型的玻璃纤维毡和热塑性树脂基体，可以给成多种多样的GMT材料。纤维有些是单向的，有些是随时机分布的。而热塑性树脂也可以根据用途进行选择，一般PP作为热塑性基体是应用最为广泛的，这是由于它

长玻纤增强热塑性塑料（LFT）新材料产业化生产项目

一、项目简介

长纤维增强热塑性塑料（Long Fiber Reinforced Thermoplastics,LFT）是近年来取得突破进展的高性能新材料，具有高强度、高刚度、尺寸稳定、低翘曲度、使用寿命长、耐蠕变性能优良等显著特点，可以弥补或取代常规短纤维增强热塑性塑料（Short Fiber Reinforced Thermoplastics,SFT）的许多不足和缺点。采用长纤维增强技术是实现通用塑料和工程塑料高性能化目标的关键核心技术，已普遍受到国内外复合材料科研与工业界的广泛重视与争先开发和生产。LFT塑料新材料在汽车、电子、家电、通讯、机械、化工、军工、体育器材、医疗器械等领域具有重要和广泛应用，市场发展潜力巨大。在国外，LFT塑料在汽车零配（部）件行业得到了广泛设计和应用。

目前，国外主要生产原料厂商有：Ticona公司、LNP公司、Stamax公司、Vetrotex公司、Sambark公司等。在国内，LFT塑料生产技术产量和性能与国外公司同类产品相比还有相当大的差距，特别是国内还没有掌握和开发出连续化生产的关键核心技术。

LFT塑料是指增强纤维长度大于3mm的增强热塑性塑料颗粒，

（19）中华人民共和国国家知识产权局

（12）发明专利申请

（10）申请公布号 CN1732213A

（43）申请公布日 2006.02.08

（21）申请号CN200380107751.3

（22）申请日2003.12.26

（71）申请人日东纺绩株式会社;长濑化成株式会社

地址日本福岛县

（72）发明人平山纪夫;西田裕文

（74）专利代理机构中国国际贸易促进委员会专利商标事务所

代理人王健

（51）Int.CI

C08J5/04;

B29C43/18;

B29C70/06;

C08L87/00;

B29K101/00;

B29K105/06;

权利要求说明书说明书幅图

（54）发明名称

纤维增强的热塑性塑料的制造方法和纤维增强的热塑性塑料

（57）摘要

一种纤维增强的热塑性塑料的制造方法，

其特征在于：包括混合未固化的热固性树脂和强

玻璃纤维增强复合材料

概述GRC是英文Glass fiber Reinforced Cement 的缩写，指的是玻璃纤维增强水泥混合材料 GRC材料组成

GRC的基本组成材料为水泥、砂子、纤维和水，另外还添加有聚合物、外加剂等用于改善后期性能的材料。

水泥：通常用于GRC中的水泥主要有快硬硫铝酸盐水泥、低碱度硫铝酸盐水泥、普通硅酸盐水泥、白色硅酸盐水泥。

纤维：GRC材料中使用的纤维必须是耐碱玻璃纤维，种类包括耐碱玻璃纤维无捻粗纱、耐碱玻璃纤维短切纱、耐碱玻璃纤维网格布。欧美国家要求GRC中使用的玻璃纤维氧化锆含量不低于16.5%，中国要求在使用普通硅酸盐水泥时氧化锆含量不低于16.5%。

聚合物：通常添加的聚合物为丙乳，即丙烯酸酯共聚乳液。

外加剂：通常可选择性地加入高效减水剂、塑化剂、缓凝剂、早强剂、防冻剂、防锈剂等外加剂:当制品中含有钢质增强材料或钢质预埋件时，不得使用氯化钙基的外加剂。 其他材料：可以选择性的添加一些火山灰质活性材料，有利于提升GRC制品的综合性能，例如强度、抗渗、耐久等。 GRC产品种类

目前市场上比较常见的GRC产品有有GRC装饰制品、GRC外墙板、园林景观制品、轻质隔

轻质热塑性复合片材的性能与制品成型

1 前 言

所谓轻质热塑性复合片材，是指这种材料的密度非常低，其面密度在600～2000g/m2之间，而体积密度可以根据需要在0.3～0.8kg/m3之间调节。与之相比，传统的片材不论是用干法还是湿法生产的，其面密度一般在4000～5500g/m2之间，体积密度为1.1～1.3kg/m3。可见，在相同面积或体积下，前者的重量要轻50－80%以上。这在汽车领域非常重要，因为他们要面对越来越严格的燃油消耗指标。与此同时，轻质热塑性复合片材仍然具有一些传统热塑性复合片材的优点，例如预浸料稳定，无存放时限，且无特殊的存放要求；韧性高，有良好的抗冲击性能；优良的抗化学腐蚀性和环境适应性；边角料、报废部件可回收、重新利用，不污染环境等。

密度大幅度降低，蕴藏着更多材料特性的改变，赋予了轻质热塑性复合片材许多独特的优点及功能，而这些往往是传统热塑性复合片材所不具备的。

2 轻质热塑性复合片材的力学性能

表1是面密度为1000 g/m2的轻质热塑性复合片材模压到不同厚度时的力学性能。由图可见，虽然密度大幅度降低不可避免地会影响材料的力学性能，但是材料的比强度与比模量却有所增加，所以我们可以通过调节厚度来控制材料的体积密度，获得预期性

玻纤增强聚丙烯(FRPP)板材,是公司开发生产的国内新一代防腐材料,它是由短切玻璃纤维充填全新聚丙烯树脂,混合制成的刚性强化复合材料压塑成型板材。其板材表面平整光滑,看不出玻璃纤维的痕迹、无毒性、无污染。其优点是：1、耐腐蚀性能优良、耐老化,设备使用寿命长;2、材质具有良好的刚性和耐热性能;3、材质具有抗静电性能和防紫外线照射。用玻纤增强聚丙烯板材制造的(

维普资讯

20 0 7年 1期第

染料敏化纳米晶体 TO太阳电池的研究和进展 i:

中国材料科技与设备 (双月刊)

[5]余家国，赵修建，等 . i2纳米薄膜的溶胶凝胶工艺制 2 TO备和表征[] J.物理化学学报，20 00,1 ( ) 9 6 9:7 2—77 9[6 2]罗欣莲，蓝鼎，万发荣，等 . P N C太阳电池的 To i2薄膜结构的研究[]功能材料与器件学报，20, ( ) 8 30 J. 03 9 4:35— 9[7 2]罗欣莲，万发荣，龙毅，等 .纳米 TO i2薄膜的制备方法对 N C太阳能电池性能的影响[] P J .北京科技大学学报，20 03,2 ( ) 4 34 5 3:3 1— 4

[6 3]李艳华，曾冬铭，周飞艨 .染料敏化纳米晶太阳能电池的研究进展[] J .

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[6 3]李艳华，曾冬铭，周飞艨 .染料敏化纳米晶太阳能电池的研究进展[] J .

先进复合材料

英国人赫尔提出复合材料分三类：天然复合材料，如木材、骨骼、肌肉等；细观复合材料，如合金、增强塑料等；宏观复合材料，如钢筋混凝土等。适合于工程结构的复合材料定义应包含以下三点内容：

（1）含两种或两种以上物理性质不同并可用机械方法分离的多相材料； （2）可人为控制将一种材料分布到其它材料中，以达最佳性能； （3）性能优于单独组分材料，并具独特性能。

把复合材料这种扬长避短的作用称为复合效应。人们利用复合效应可自由选择复合材料组成物质，人为设计各种新型复合材料，把材料科学推进到了一个新阶段。因此，国外把复合材料称为第四代材料，又称“设计材料”。

先进复合材料（Advanced Composites Material，简称ACM）专指可用于加工主承力结构和次承力结构、其刚度和强度性能相当于或超过铝合金的复合材料。ACM具有质量轻，较高的比强度、比模量、较好的延展性、抗腐蚀、隔热、隔音、减震、耐高（低）温等特点，已被大量运用到航空航天、医学、机械、建筑等行业。在本文中将介绍两种先进复合材料用的树脂基体不饱和聚脂和酚醛树脂。

一.芳纶

芳纶是一种高强度，高模量，耐高温，低密度，耐磨性好和的有机合成的高科技纤维，并且其化学稳定性

1 2高性能复合材料的增强体

2．1 概述

复合材料中的增强体，按几何形状划分，有颗粒状（简称零维）、纤维状（简称一维）、薄片状（简称二维）和由纤维编织的三维立体结构。按属性划分，有无机增强体和有机增强体，其中有合成材料也有天然材料，复合材料最主要的增强体是纤维状的。纤维状增强材料有如下特点：

①与同质地的块状材料相比，它的强度要高得多，例如E-玻璃与E-玻璃纤维相比，前者强度为40~100MPa ，后者，当直径约为10μm 时强度可达1000MPa ，当直径为5μm 以下时强度可达2400MPa ，即纤维状比块状材料强度提高10~60倍。这是因为影响材料强度的控制因素是材料中存在的缺陷形状、位置、取向和缺陷的数目。由于纤维状材料的直径小，不仅存在缺陷的概率小，而且由于缺陷主要沿纤维轴向取向，对纤维的轴向性能所造成的影响也小。图2-1表明，纤维状材料比块状材料的平均强度和离散系数都较高，并且纤维直径愈小时，它的强度愈高（图2-2）。

图2-1

纤维状材料和块状材料的 图2-2 碳纤维的直径与强度的关系

平均强度和离散系数

②纤维状材料具有较高的柔曲性。由材料力学梁的受力变形规律知，作用于圆柱上的力矩M （见图2-3）及此圆柱段因力

十三五重点项目-热塑性树脂基复合材

料项目资金申请报告

项目编制单位：北京智博睿投资咨询有限公司

资金申请报告是项目投资者为获得政府专项资金支持而出具的一种报告。政府资金支持包括投资无偿补助、奖励、转贷和贷款贴息等方式，政府只审批资金申请报告。一般需要委托具有工程咨询资格的单位编写资金申请报告。

政府资金支持包括投资无偿补助、奖励、转贷和贷款贴息等方式，政府只审批资金申请报告，决定是否给予资金扶持。其具体的审批权限和利用方式如下：

(1)政府投资补助的项目的资金申请报告

（a）能够推进科技进步和高新技术产业化，及对经济结构调整有重要带动和引导作用的产业化项目；

（b）农业综合开发资助农业发展的项目；

（c）科技型创业投资项目；

（d）政府支持的中小企业创业投资项目；

（e）政府鼓励的风险投资项目；

（f）具有经营性质的科研开发项目；

（g）国家鼓励发展的能源交通、农林水利、市政工程等公益性和公共基础设施投资项目；

（h）保护和改善生态环境的投资项目；

（i）促进欠发达地区的经济和社会发展的投资项目； （g）符合国家有关规定的其他项目。

(2)政府财政贴息资金的项目的资金申请报告

财政贴息资金重点用于市场不能有效配置资源、需要政府支持的经济和社会领域，主要包括：

（a）公益性和