什么是热塑性聚合物

热塑性聚合物是指具有线型或支链型结构的一类有机高分子化合物,这类聚合物可以反复受热软化(或熔化),而冷却后变硬。热塑性聚合物在软化或熔化状态下,可以进行模塑加工,当冷却至软化以下时能保持成型的形状。

属于这类聚合物的有聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚酰胺、聚碳酸酯、聚甲醛、聚砜、聚苯硫等。在这些聚合物中,有一些已用于玻璃纤维增强塑料,但是用作碳纤维复合材料基体的目前还不多。可以预见,随着能源矛盾的加剧,随着科学技术的发展,以热塑性聚合物为基体的复合材料,也将会有很大的发展。

热塑性聚合物基复合材料与热固性树脂基复合材料相比,在力学性能、使用温度、老化性能方面处于劣势,而在工艺简单、工艺周期短、成本低、相对密度小等方面占优势。当前汽车工业的发展为热塑性聚合物基复合材料的研究和应用开辟了广阔的天地。

作为热塑性聚合物基复合材料的增强材料,除用连续纤维外,还用纤维编织物和短切纤维,一般纤维含量可达20%~50%。热塑性聚合物与纤维复合可以提高机械强度和弹性模量,改善蠕变性能,提高热变形温度和热导率,降低线膨胀系数,增加尺度稳定性,降低吸水性,以致应力开裂与改善疲劳性能。

早期的热塑性聚合物基复合材料,主要是玻璃纤维增强的复合材料。用玻璃纤维增强的热塑性聚合物基复合材料,在某些性能上不仅能达到一般热固性聚合物基玻璃纤维复合材料的水平,而且还能超过。

在短切纤维增强聚合物中,纤维长度一般为0.64~1.30cm,已研制或应用碳纤维增强的聚合物有尼龙、聚丙烯、聚苯磺、聚碳酸酯、聚砜、乙烯-四氟乙烯共聚物等。在聚合物中引入碳纤维可以降低材料的摩擦系数,其重要用途是制造支架和阀门。在冲击性能方面,碳纤维增强的聚合物基复合材料不如相应的玻璃纤维增强的复合材料,在工程上常选用玻璃纤维与碳纤维混杂增强材料。

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