纤维增强热塑性复合材料原位聚合成型技术研究进展

• 作者: 刘燕峰 张代军 张嘉阳 李军 陈祥宝 龚明
• 来源期刊: 材料导报
• 学科: 工学
• 关键词: 原位聚合 成型技术 热塑性复合材料 纤维增强
• 年，卷（期）: 2020,（21）
• 所属期刊栏目: 高分子与聚合物基复合材料
• 页码范围: 21180-21187
• 页数: 8页
• 分类号: TB332
• 语种: 中文
• DOI: 10.11896/cldb.19080004

摘要

近20年来,纤维增强热塑性复合材料以其优异的韧性、可修复和可回收性,引起了工业界广泛的研究.目前工业中纤维增强热塑性复合材料的成型方法大多为热熔法,包括树脂膜法、树脂粉末法、混纤法、预浸料与半预浸料法.这一类成型方法主要关注树脂高聚物的热成型性能,辅以高温高压成型复合材料.由于树脂是大分子长链,本身流动困难,浸渍纤维困难,从源头决定了复合材料性能不高.于是,热塑性复合材料的原位聚合成型技术以其低成本、高性能等特点成为最新的研究热点.通过对树脂聚合过程的研究,包括树脂聚合过程中温度、压力等参数对树脂聚合的影响等,为纤维增强热塑性复合材料原位聚合成型技术的应用奠定了基础.使用合适的树脂与引发体系,在纤维周围原位聚合高聚物,从而制备性能优异的热塑性复合材料.对PA6(Polyamide-6)树脂的阴离子聚合研究起始于19世纪30年代,这一体系对于反应条件参数的控制与反应洁净度要求非常高.对这一问题的研究催生了最早的密封混料设备,进一步发展出结构反应注射SRIM(Structural reaction injection molding)与真空注射VI(Vacuum infusion)成型技术.这些技术保证了反应环境的清洁度,对于温度压力的控制非常精细,能够满足这一高性能材料的成型要求.同时将成型周期缩短至数分钟,大幅提高了生产效率.对PMMA(Polymethyl methacrylate)树脂原位聚合制备大型结构件的研究主要集中于其热量传导方面,制备厚制件与大尺寸制件过程中传质传热问题非常突出.研究者设计了种类繁多的引发体系,关注了其诱导时间、凝胶时间点等反应动力学过程.同时,一部分研究者关注了热量传导的模拟,预测了制备复合材料的最大厚度.这些研究共同推动了PMMA树脂原位聚合成型技术的发展,使用这一方法成功制备了大型整体船身结构.另外,学者们还研究了PBT(Polybuty-lene terephthalate)等结晶性树脂在聚合过程中的结晶性能变化,为该类树脂的成型提供了理论支撑.本文综述了纤维增强热塑性复合材料原位聚合成型技术的研究进展,详述了几种较为常用的成型技术,热塑性树脂传递模塑T-RTM(Thermo-plastic resin transfer molding)、结构反应注射SRIM与真空注射VI.分别讨论了使用这些技术的研究实例,分析了每种技术的特点与关键点.概述了几种热塑性复合材料原位聚合成型技术的其他方法.最后,综合讨论了纤维增强热塑性复合材料原位聚合成型技术的共性问题,展望了纤维增强热塑性复合材料原位聚合技术的发展趋势.

作者信息

序号	姓名	单位	发文数	被引次数	H指数	G指数
1	张代军		2	1	1.0	1.0
2	李军		4	0	0.0	0.0
3	龚明		1	0	0.0	0.0
4	刘燕峰		1	0	0.0	0.0
5	张嘉阳		1	0	0.0	0.0
6	陈祥宝		1	0	0.0	0.0