轻质热塑性复合片材

轻质热塑性复合片材的性能与制品成型

1 前 言

所谓轻质热塑性复合片材，是指这种材料的密度非常低，其面密度在600～2000g/m2之间，而体积密度可以根据需要在0.3～0.8kg/m3之间调节。与之相比，传统的片材不论是用干法还是湿法生产的，其面密度一般在4000～5500g/m2之间，体积密度为1.1～1.3kg/m3。可见，在相同面积或体积下，前者的重量要轻50－80%以上。这在汽车领域非常重要，因为他们要面对越来越严格的燃油消耗指标。与此同时，轻质热塑性复合片材仍然具有一些传统热塑性复合片材的优点，例如预浸料稳定，无存放时限，且无特殊的存放要求；韧性高，有良好的抗冲击性能；优良的抗化学腐蚀性和环境适应性；边角料、报废部件可回收、重新利用，不污染环境等。

密度大幅度降低，蕴藏着更多材料特性的改变，赋予了轻质热塑性复合片材许多独特的优点及功能，而这些往往是传统热塑性复合片材所不具备的。

2 轻质热塑性复合片材的力学性能

表1是面密度为1000 g/m2的轻质热塑性复合片材模压到不同厚度时的力学性能。由图可见，虽然密度大幅度降低不可避免地会影响材料的力学性能，但是材料的比强度与比模量却有所增加，所以我们可以通过调节厚度来控制材料的体积密度，获得预期性能，反而增加了制品设计自由度。

表1 轻质热塑性复合片材的力学性能

厚度（mm） 相对密度 玻纤含量（％） 面密度（g/m2） 拉伸强度（MPa） 拉伸模量（MPa） 弯曲强度（MPa） 弯曲模量（MPa） 缺口冲击强度（J/m）

2.0 0.5 50 1000 11.81 1452 20.87 1361 230

3.0 0.33 50 1000 7.30 914 16.44 932 216

4.0 0.25 50 1000 3.01 232 3.34 187 91