國外熱塑性復(fù)合材料工程應(yīng)用現(xiàn)狀

劉 彬，安衛(wèi)龍，倪楠楠

（1.北京宇航系統(tǒng)工程研究所，北京 100076；2. 中國人民解放軍32302部隊50分隊，北京100043；3. 江蘇三強復(fù)合材料有限公司，常州 213127）

近年來，以熱塑性樹脂為基體的纖維增強熱塑性復(fù)合材料發(fā)展迅猛，在世界范圍內(nèi)正掀起一股研究開發(fā)此類高性能復(fù)合材料的高潮。熱塑性復(fù)合材料是指以熱塑性聚合物（如聚乙烯（PE）、聚酰胺（PA）、聚苯硫醚（PPS）、聚醚酰亞胺（PEI）、聚醚酮酮（PEKK）和聚醚醚酮（PEEK）等）為基體，以各種連續(xù)/不連續(xù)纖維（如碳纖維、玻璃纖維、芳綸纖維等）為增強材料而制成的復(fù)合材料。

1 熱塑性樹脂基體和增強材料

1.1 熱塑性基體

熱塑性樹脂根據(jù)力學(xué)性能和耐溫等級的不同可按照圖1進(jìn)行分類[1]。目前，應(yīng)用到航空領(lǐng)域的熱塑性樹脂主要是耐高溫、高性能的樹脂基體，包括PEEK、PPS和PEI。其中，無定形的 PEI 由于具有更低的加工溫度及加工成本，比半結(jié)晶的 PPS 及高成型溫度的 PEEK 在飛機結(jié)構(gòu)件上的應(yīng)用更多。常用熱塑性基體的主要性能參數(shù)如表1所示。與熱固性樹脂相比，熱塑性樹脂具有更好的力學(xué)性能和化學(xué)耐腐蝕性、更高的使用溫度、高比強度和硬度、優(yōu)異的斷裂韌性和損傷容限、優(yōu)良的耐疲勞性能、能夠模塑成型復(fù)雜幾何形狀和結(jié)構(gòu)、可調(diào)的導(dǎo)熱性、可回收性、在惡劣環(huán)境的穩(wěn)定性好、可重復(fù)成型、可焊接和修補等特點。由熱塑性樹脂與增強材料組成的復(fù)合材料具有耐久性、高韌性、高抗沖擊和損傷容限；纖維預(yù)浸料不必再低溫存放，無限預(yù)浸料存儲期；成型周期短、可焊接、生產(chǎn)效率高、易修復(fù)；……