【复材资讯】如何明智的选择拉挤复合材料？简述其优缺点及主要应用

- 2024-03-20 - 聚氨脂防水涂料

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拉挤复合材料是一种高性能纤维增强聚合物 (FRP) 复合材料，采用称为拉挤的连续工艺制造。

在这里，连续纤维（例如玻璃或碳）被拉过热固性树脂浴（例如环氧树脂、聚酯或乙烯基酯），然后使用模具形成所需的形状。然后树脂固化，形成坚固、轻质且耐用的复合产品。

基体树脂是拉挤复合材料的中重要组成部分，常见的拉挤树脂有环氧、聚氨酯、酚醛、乙烯基，以及近期被广泛关注的热塑性树脂体系。因为拉挤复合材料的特性，基体树脂需要有混合粘度低、高温条件下反应速度快特点。在进行基体树脂的选择时，不光要考虑到拉挤反应速率，也需要仔细考虑拉挤树脂的粘度，如果粘度比较高，这会影响产品制作时的润滑效果。

环氧拉挤树脂制备的拉挤复合材料，在应用时的强度比较高，可以在高温条件下使用，而且固化的速度比较快。此外，环氧树脂基纤维增强复合材料是风力发电叶片与叶根的主要材料，但存在材料脆性大、适用期短、渗透性差和固化温度高等问题，从而增大成型工艺难度，造成资源浪费和制造成本的增加，严重制约了我国风电行业的发展。

聚氨酯树脂的粘度较低，允许玻纤用量比聚酯或乙烯基酯树脂更高，这使得拉挤成型聚氨酯复合材料的弯曲弹性模量接近铝的属性。相比其他树脂具有优良的加工性能。

由于酚醛树脂突出的低毒释放、低发烟率、难燃等优点，近年来，其拉挤成型复合材料在轨道交通、海上石油钻探平台、化工防腐车间及管道等领域的应用慢慢的变成为一个热点。但传统的酚醛树脂固化反应速度慢，成型周期长，尤其是固化时会产生大量的缩合水和低分子挥发物，在快速连续生产的拉挤成型制品中易形成气泡，留下孔隙，极度影响制品的性能，通常使用酸催化体系。

乙烯基醇树脂具有优良的力学性能、耐热性、抵抗腐蚀能力以及快速固化的特点，在2000年左右是拉挤制品的首选树脂之一。

热塑性复合材料避免了热固性复合材料固有的环境友好性差，加工周期长，难以回收等不足，并且具有较强的柔韧性和抗冲击性能、良好的抗破坏能力和阻尼性能。热塑性复合材料抗化学和环境腐蚀的能力强，固化过程中不发生化学反应，能够直接进行快速加工。热塑性复合材料可以重复利用且性能不下降。常见的热塑性树脂有聚丙烯、尼龙、聚苯硫醚、聚醚醚酮、聚乙烯、聚酰胺等。

与金属、陶瓷和非增强塑料等传统材料相比，玻璃钢拉挤成型具有多种优势。他们具有独特的定制设计能力，能够完全满足特定的产品需求。

制造效率：拉挤成型是一种连续工艺，与替代复合材料制造方法相比具有高产量、更低的成本和更快的交货时间等优势。

高强度和刚度重量比：拉挤复合材料坚固且坚硬，但重量轻。碳纤维拉挤成型件比金属和其他材料轻得多。这使得它们很适合注重减轻重量的应用，例如航空航天、汽车和运输。

耐腐的能力：FRP 复合材料具有很强的耐腐蚀性，很适合化学加工、船舶、石油和天然气等行业的应用。

电气绝缘：玻璃纤维拉挤成型件可以设计为不导电，使其成为需要介电性能的电气应用的理想选择。

尺寸稳定性：拉挤复合材料不会跟着时间的推移而变形或开裂*。这对需要精确公差的应用非常重要。

定制设计：拉挤成型件可以制造成各种形状和尺寸，包括棒材、管材和梁材，以及更复杂的型材。它们也是高度可定制的。可以对纤维类型、纤维体积、树脂类型以及表面纱和处理等材料和工艺进行设计，以满足特定的性能和应用要求。

有限的几何形状：拉挤复合材料仅限于恒定或接近恒定横截面的部件。这是因为纤维增强材料被拉过成型模具的连续制造过程。

制造部件成本比较高：拉挤成型中使用的模具可能很昂贵。这是因为模具必须由更高质量的材料制造成，一定要能承受拉挤工艺的热量和压力，并且按照严格的加工公差进行生产。

横向强度低：拉挤复合材料的横向强度低于纵向强度。这在某种程度上预示着它们在垂直于纤维的方向上较弱。然而，这样的一个问题可以通过在拉挤成型工艺中加入多轴织物或纤维来克服。

如果拉挤复合材料损坏，则很难修复。整个组件在大多数情况下要更换，这可能既昂贵又耗时。

在决定拉挤复合材料是不是适合您的应用之前，权衡拉挤复合材料的优点和缺点很重要。如果您需要一种具有高强度、高刚度重量比、抵抗腐蚀能力和恒定横截面的材料，那么拉挤复合材料是一个不错的选择。但是，如果您需要具有高横向强度或复杂几何形状的复合材料，那么您在大多数情况下要考虑其他选择。