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連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性（聚合物樹脂基）復(fù)合材料（簡稱：C-FRT）是近年來國際復(fù)合材料領(lǐng)域發(fā)展速度最快的高新科技前沿技術(shù)之一。

C-FRT具有強(qiáng)度高、抗沖擊韌性好、密度低（1.20-1.80g/cm3）、強(qiáng)度高、抗沖擊韌性好、抗疲勞性好，又具有可回收再循環(huán)使用、加工成型快、生產(chǎn)制造成本低的突出特點(diǎn)，可以取代或部分替代傳統(tǒng)的連續(xù)纖維增強(qiáng)熱固性（聚合物樹脂基）復(fù)合材料（簡稱：FRP；俗稱：玻璃鋼）。近年來得到國內(nèi)外科技界和工業(yè)界的高度重視與廣泛開發(fā)和應(yīng)用。

種類與性能

根據(jù)FRT制品中的纖維長度的最大保留尺寸大小，可分為：

1、非連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性（樹脂基）復(fù)合材料（NC-FRT）。包括短切纖維增強(qiáng)工程塑料（SFT，纖維長度的最大保留尺寸0.2-0.5mm）和長纖維增強(qiáng)熱塑性（樹脂基）復(fù)合材料（LFT-G和LFT-D，纖維長度的最大保留尺寸5-25mm）；

2、連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性（樹脂基）復(fù)合材料（C-FRT，纖維長度的最大保留尺寸>25mm；其中，也包括：玻纖氈增強(qiáng)型熱塑性復(fù)合材料GMT）。C-FRT（主要包括C-GFRT和C-CFRT）可分為4種主要類型：

（1）連續(xù)單絲纖維單向排列C-FRT（又稱:連續(xù)單向纖維增強(qiáng)熱塑性（樹脂基）復(fù)合材料預(yù)浸帶）；
（2）玻璃纖維氈增強(qiáng)熱塑性（樹脂基）復(fù)合材料（GMT）；
（3）連續(xù)纖維編織布增強(qiáng)熱塑性（樹脂基）復(fù)合材料（2D-C-FRT）；
（4）多角度、多相態(tài)結(jié)構(gòu)的連續(xù)纖維編織布增強(qiáng)熱塑性（樹脂基）復(fù)合材料（3D-C-FRT）。

制備技術(shù)

連續(xù)單向纖維增強(qiáng)熱塑性（樹脂基）復(fù)合材料預(yù)浸帶

國際上主要采用溶液浸漬和熔融浸漬技術(shù)來制備單向纖維C-FRT復(fù)合材料預(yù)浸帶（如圖1所示）。

溶液工藝技術(shù)具有浸淆效率高、孔隙小、生產(chǎn)速度快，產(chǎn)品品質(zhì)高等優(yōu)點(diǎn)；不足之處是設(shè)備投資大、操作復(fù)雜，工藝流程長，需要回收溶劑或脫水烘干處理，能耗較大，環(huán)保要求高；

熔融浸漬工藝技術(shù)具有通用性好、操作簡單、生產(chǎn)速度快、設(shè)備投資小、節(jié)能環(huán)保好等優(yōu)點(diǎn)，不足之處是浸淆效率低、孔隙大、品質(zhì)控制難。

連續(xù)纖維編織布增強(qiáng)熱塑性（樹脂基）復(fù)合材料（2D-C-FRT）預(yù)浸片材

工業(yè)制備連續(xù)纖維編織布增強(qiáng)C-FRT預(yù)浸片材主要有3種工藝技術(shù)，其一是溶液浸漬；其二是熔融浸淆（如圖2所示）；其三是連續(xù)運(yùn)行雙鋼帶滾輪等靜壓技術(shù)（DBP）。

全自動運(yùn)行鋪帶是一種更快速的自動化生產(chǎn)C-FRT復(fù)合材料預(yù)浸帶的新技術(shù)與新裝備，可實(shí)現(xiàn)高速的熱塑性預(yù)浸帶和半成品片材的加工成型。

注射浸漬成形技術(shù)（In situ T-RTM）

熱塑性樹脂基體（Resin）粘度高、浸潤纖維難，因此熱塑性預(yù)浸料制備是C-FRT與相關(guān)產(chǎn)品制備技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)與難點(diǎn)。

2013年，世界領(lǐng)先注塑機(jī)制造商恩格爾（Engel）公司成功研發(fā)原位聚合反應(yīng)的注射浸漬成形技術(shù)（簡稱In situ T-RTM）。在注塑成形過程中將單體原位聚合與連續(xù)纖維的熱熔融浸漬過程同步一體化完成，從而實(shí)現(xiàn)自動化、可控化、高效率的熔融浸漬過程與復(fù)合成形過程一體化，從而減少工藝流程、提高產(chǎn)品性能。

熱塑性C-FRT預(yù)浸料（片材）的深加工技術(shù)

熱塑性C-FRT預(yù)浸料片材經(jīng)過真空加熱模具、保溫保壓，再冷卻后脫模成型，在由壓縮空氣產(chǎn)生的壓力下單層薄膜成型工藝過程，加熱溫度可控，并且可以在保持恒定溫度下再冷卻到室溫，以達(dá)到更好的消除內(nèi)應(yīng)力效果。

冷膜模壓成型（CDF）是基于加熱模壓成型技術(shù)發(fā)展的一種新技術(shù)，可提高C-FRT量產(chǎn)能力，提高產(chǎn)品質(zhì)量。

應(yīng)用現(xiàn)狀

目前，國外許多汽車公司已經(jīng)廣泛采用熱塑性C-FRT制造汽車四門兩蓋外飾件和坐椅背板、發(fā)動機(jī)底護(hù)板、車頂邊框等內(nèi)飾件，取得減輕重量和節(jié)能減排的顯著效果。此外，C-FRT因具有環(huán)保、低成本、高性能的品質(zhì)現(xiàn)己經(jīng)成為建筑行業(yè)的新寵材料，C-GFRT建筑模板、下水槽蓋板、建筑柱加固等廣泛應(yīng)用。

未來，C-FRT（C-GFRT和C-CFRT）發(fā)展趨勢包括：

（1）多專業(yè)、跨行業(yè)、全產(chǎn)業(yè)鏈一體化的聯(lián)合開發(fā)己經(jīng)成為一種有效的、快速的、互惠共利的協(xié)同發(fā)展模式；

（2）新技術(shù)、新工藝、新設(shè)備趨向更加成熟與廣泛應(yīng)用；

（3）材料數(shù)據(jù)庫建立、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與計(jì)算機(jī)仿真CAE技術(shù)的廣泛應(yīng)用；

（4）輕質(zhì)、高強(qiáng)、環(huán)保、低成本的連續(xù)碳纖維熱塑性復(fù)合材料（C-CFRT）在新能源電動汽車上將優(yōu)先獲得應(yīng)用。

但是，C-FRT在生產(chǎn)和應(yīng)用中仍存在許多問題：

（1）纖維編織物（絲、帶、氈）中的纖維各向異性分布與有效控制差，將導(dǎo)致制品不同位置的力學(xué)性能不一致；

（2）低粘度、高流動的熱塑性樹脂基體（Resin）開發(fā)與改性技術(shù)缺少，品種單一,價格偏高；

（3）樹脂基體（Resin）與纖維（GF,CF）的界面粘合強(qiáng)度仍需要提高，加強(qiáng)界面（相）結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與控制技術(shù)；

（4）C-FRT制件與金屬材料（構(gòu)件）的各種連結(jié)技術(shù)與綜合疲勞性能評價缺少；

（5）低成本、低能耗、高效率、自動化的C-FRT生產(chǎn)裝備技術(shù)開發(fā)缺少；

（6）C-FRT與制件（如汽車零部件）的行業(yè)（國家）測試標(biāo)準(zhǔn)與評價標(biāo)缺少；

（7）C-FRT制備技術(shù)水平與歐美國家相比仍然還有較大差距，缺少專業(yè)技術(shù)人才，協(xié)同創(chuàng)新不足。

* 方鯤：北京納盛通（NST）新材料科技有限公司，北京熱塑性復(fù)合材料工程技術(shù)研究所，碳纖維復(fù)合材料創(chuàng)新中心；胡國華：法國洛林大學(xué)，法蘭西大學(xué)科學(xué)院院士，國家首批千人教授。

要點(diǎn)提示 * C-FRT屬于高性能化、高自動化、低成本化、綠色環(huán)保化的輕量化新材料； * 在新能源電動汽車上將優(yōu)先獲得應(yīng)用； * 已成為建筑行業(yè)的新寵材料； * 生產(chǎn)裝備技術(shù)開發(fā)缺少； * 制備技術(shù)水準(zhǔn)與歐美國家相比還有較大差距。