增强材料形态分类解析

增强塑料实际上是由树脂浸渍增强材料后组成的浸渍料（或预浸料）。在浸渍树脂前增强材料都必须进行表面活化处理，提高浸渍性及粘接力。树脂利用溶解法、熔融法和热压法等各种工艺并加入各种助剂后配制成浸渍剂。在浸渍设备中将浸渍剂渗透于增强材料之中，再经辊压、烘干和冷却等不同后续加工即可制成增强塑料的浸渍料。这种预浸料经成型加工即可制成高性能增强塑料制品。

用于浸渍的增强材料有各种形态，故可配制不同形态的增强塑料。

1.连续纤维增强塑料

它们是指用连续的纤维束、带纱、无纺布和织物等形状的增强材料浸渍树脂后制成的预浸料，可供层压、手糊、缠绕、挤拉和模压成型等工艺加工增强塑料制品。

2.短切纤维增强塑料

它们是指用短切纤维或纤维毡浸渍树脂后组成的增强塑料，如热固性增强塑料的SMC、TMC、ZMC片状模塑料、BMC、DMC团状模塑料和增强热塑性片状模塑料（RTPS等），可供模压、挤塑、注射、真空袋、RTM、层压成型等工艺加工制品。

RTPS是一种与SMC片材类似的复合材料，可供模压成型，其成型使用方法与SMC相同。

RTPS所采用的增强材料有玻璃纤维、碳纤维和芳纶纤维。增强材料的形式有短纤维、中长纤维、长纤维以及连续纤维。最常用的热塑性树脂是PP、PET、PBT和PC，此外还有PVC、PS、PA、PPS和PEEK等。

在RTPS中，有90%是玻璃纤维无纺毡增强聚丙烯及其他热塑性树脂，简称GMT，其玻璃纤维的含量（质量分数）一般为20%～45%，半成品片材的厚度通常为1～4mm。

制造GMT的工艺有两类，即熔融浸渍法和悬浮浸渍法。产品的组织结构有两种，一种是连续玻璃纤维毡或针刺毡与热塑性塑料层合而成，另一种则是随机分布的短纤维或中长纤维与粉末热塑性树脂制成的片材。不同的生产工艺和不同的组织结构，使片材的性能有较大的差异。两种工艺生产的片材的主要技术性能见表12-1和表12-2。

表12-1 熔融浸渍法生产的片材主要技术性能

注：A—连续原丝毡，B—短切原丝毡。

表12-2 悬浮浸渍法生产的片材主要技术性能

(www.xing528.com)

增强热塑性塑料片材有以下主要特性：

1）在比较高的温度范围内具有优异的冲击韧性，高出SMC至少2～3倍。

2）材料的拉伸强度、弯曲强度、弹性模量以及抗疲劳极限强度都比较高。

3）由于具备优异的抗蠕变性能，因此有较高的长期承受载荷的特性。

4）热膨胀系数比较低，而且比较恒定。

目前，采用增强热塑性塑料片材成型的制品约有70%～80%被应用在汽车工业，其余则被用于化工、建筑、包装、体育器材等领域。

汽车上的应用，如前后保险杠、电瓶托架、仪表盘、发动机罩、挡泥板、座椅、灯架、行李架、轮罩、内装饰件、气缸盖、顶棚遮阳板、消声罩等表面积大的结构件和复杂零件。

建筑上主要用于建筑模板，化工部门用于制作防腐容器、过滤机端框、防腐泵壳体、真空泵滑动叶片。

由于开发出了长纤维注塑技术，GMT技术将面临挑战，今后有望被部分替代。

3.粒料增强塑料

可分为短纤维粒料和长纤维粒料两种形式。前者是用树脂与短切纤维搅拌、混合后挤出造粒而成的粒料。后者是树脂包覆纤维束、纱等增强纤维一起挤出，然后切粒而成的粒料，可供注射、挤出、挤塑、模压和滚塑等工艺加工制品。

4.预成型体增强塑料

它们是指先将增强材料制作成与制品相似的预成型体，置于模具中后注入树脂而成型的增强塑料制品，可供RTM、RIM、增强塑料滚塑成型、喷涂成型、浇注成型等工艺加工制品。

此外，加工增强塑料制品时按成型工艺可分为一步法和两步法，所用的增强塑料原料也不同。一步法是指将树脂和增强材料为原料通过成型工艺直接制成增强塑料制品，如湿式缠绕和喷涂成型等，两步法是指先将增强材料与树脂制成预浸料，然后以其为原料再通过成型方法制成制品，如模压和注射成型等。