中國復合材料工業(yè)協(xié)會近年來也積極致力于國內(nèi)熱塑性復合材料的發(fā)展，在重點推廣LFT-D等已基本實現(xiàn)技術裝備國產(chǎn)化的成熟工藝基礎上，通過赴外考察、資料整理等渠道，調(diào)研和跟蹤國際國內(nèi)在連續(xù)纖維增強熱塑性復合材料的工藝與裝備方面的最新研究與突破，現(xiàn)匯總整理如下：

　　一、連續(xù)纖維增強熱塑性復合材料半成品生產(chǎn)工藝與裝備

　　復合紗，是以連續(xù)玻璃纖維和熱塑性纖維為原料，經(jīng)過特殊工藝復合加工而成。此外，還可以根據(jù)后續(xù)加工工藝的不同需求，制作成不同組織結構的復合紗織物制品。

　　復合紗及其制品，實質(zhì)屬于熱塑性預浸料的一種，適宜拉擠、纏繞、模壓、真空袋等各種成型工藝，可直接用來制備連續(xù)纖維增強熱塑性復合材料，不需要添加額外的樹脂。特點是：自身浸漬優(yōu)良，玻纖分散均勻；制品纖維含量高，力學性能優(yōu)異；成型工藝簡單、周期短、生產(chǎn)效率高；生產(chǎn)環(huán)境清潔，可回收，綠色環(huán)保。目前，中國巨石集團已經(jīng)成功研發(fā)并銷售玻纖復合紗Compofil及其制品。此外，泰山玻纖、重慶國際等玻纖企業(yè)也已經(jīng)或正在研發(fā)自己的復合紗產(chǎn)品，以滿足連續(xù)纖維增強熱塑性復合材料快速發(fā)展的需要。

　　熱塑性預浸帶，是通過干法或濕法工藝，將熱塑性樹脂涂浸在連續(xù)纖維束或織物上，成為單向或織物預浸帶。具體的涂浸工藝包括：熔融法、溶液法、薄膜層迭法、粉末法等。

　　熔融法：該工藝主要通過加熱，使熱塑性樹脂基材熔融，涂布于離型紙上，然后以壓輥使樹脂基材與增強纖維或織物混合。此法操作較容易，但須注意塑料基材的成膜性及高溫流動特性。目前美國litzler公司已經(jīng)量產(chǎn)熱塑性預浸料生產(chǎn)設備，該設備幅寬可達1500毫米，由于獨有的S型包裹技術，可以使設備生產(chǎn)速度達到30米每分鐘。全球著名的劍桿織機生產(chǎn)商——德國道尼爾公司，在今年的JEC展會上也展出了其最新研制的展帶預浸機，其可以將單束或多束玻纖紗進行展平，同時預浸熱塑性樹脂，制成熱塑性預浸帶。此外，瑞士Santex公司也已經(jīng)最新研制了熔融法熱塑性預浸帶生產(chǎn)裝備。

　　薄膜層迭法：該工藝是將熱塑性樹脂膜與增強纖維或織物規(guī)則層迭后，熱壓融浸。此法為熔融法的改良型，可以用較低的加工溫度，但需較長的加工時間。目前，德國MEYER公司、英國Reliant公司，均有此項工藝與裝備。

　　溶液法：該工藝是將熱塑性樹脂溶于特定溶劑中制備樹脂溶液，再將增強纖維或織物浸入溶液，最后將溶劑去除。此法浸漬效果好，但存在溶劑選擇、回收及人體安全性等弊端。目前，美國litzler公司擁有此項工藝與裝備。

　　熱塑性預浸板材，是利用熱塑性預浸帶多角度的鋪放疊層后，層合而成，主要用于加工各類結構用熱塑性復合材料部件。荷蘭BOIKON公司今年在JEC展會上展出了其研制推出的熱塑性鋪帶機，該裝備可以根據(jù)需要，將熱塑性預浸帶進行0-90度不同方向的鋪放，然后利用超聲波焊接技術，制成不同厚度的熱塑性預浸板材。

　　二、連續(xù)纖維增強熱塑性復合材料制品成型工藝與裝備

　　利用熱塑性復合紗或熱塑性預浸帶，在張力及溫度作用下，按預定路徑高速而準確的纏繞在轉(zhuǎn)動的模芯上，固化成型。

　　德國EHA公司研發(fā)的連續(xù)纖維增強熱塑性復合材料的纏繞工藝與裝備生產(chǎn)線，以玻璃纖維與熱塑纖維復合而成的復合纖維為原料，通過纏繞臂加熱后，直接進行連續(xù)纏繞，3分鐘即可完成一個車載氣瓶的生產(chǎn)。該工藝與裝備突破了很多技術難點，使連續(xù)纖維增強熱塑性復合材料的一步法生產(chǎn)得以實現(xiàn)。

　　2、模壓成型

　　將熱塑性復合紗織物或熱塑性預浸料裁切后，鋪放疊層并放入模具，然后利用帶有熱源的壓機進行加熱加壓固化而成。

　　德國KraussMaffei公司近年來研發(fā)了Fiberform成型工藝，也即熱塑性預浸板材熱壓成型工藝，采用連續(xù)纖維增強熱塑性預浸板材，通過紅外加熱軟化后，直接模壓成型，生產(chǎn)速度可達6-8秒/件。

　　3、拉擠成型

　　將熱塑性復合紗或熱塑性預浸帶,通過加熱的預定內(nèi)腔型面的模具，迅速固化而制成型面各異的連續(xù)制品。此類工藝的關鍵,是模具的加熱方式和加熱效率。

　　文萊商涌源科技公司最新發(fā)明了模具表面加熱技術——TECH HENRY。該技術特點是：熱源由表面產(chǎn)生，并往內(nèi)熱傳導。熱源可控，加熱快，時間短，同時可盡量減少模具厚度，減少熱源浪費。具有節(jié)能、升溫快、生產(chǎn)周期短等優(yōu)點。因此，非常適合連續(xù)纖維增強熱塑性復合材料的拉擠成型。此外，該模具也可以用于熱塑性預浸板材的纏繞、模壓成型工藝。

　　4、連續(xù)擠拉成型

　　將熱塑性復合紗織物或熱塑性預浸料，與熱塑性樹脂膜、其它增強片材或夾芯材料，進行鋪層疊合，并通過加熱加壓，連續(xù)擠拉成板材制品。

　　瑞典sandvik公司是全球知名的雙帶壓機連續(xù)片材裝備供應商。近年來該公司根據(jù)客戶需要，研發(fā)了熱塑性復合材料連續(xù)擠拉成型生產(chǎn)裝備，優(yōu)化了進料、加熱、加壓、冷卻等工藝過程，生產(chǎn)熱塑性復合材料板材。目前國內(nèi)已經(jīng)有廣州金發(fā)等多家企業(yè)采購并投入生產(chǎn)。

　　此外，德國HELD公司首創(chuàng)全球范圍內(nèi)第一個等壓雙帶式壓濾機；全球范圍內(nèi)第一個高壓雙帶壓機（提供100巴表面壓力）；全球范圍內(nèi)第一個高溫雙帶壓機（提供加熱溫度為400℃）；全球范圍內(nèi)第一個等壓高速雙帶壓機（生產(chǎn)速度可達48米/分鐘）。該公司的雙鋼帶壓機生產(chǎn)線，采用高品質(zhì)鋼材并經(jīng)特殊表面處理，在施加壓力、溫度均勻性、生產(chǎn)速度等方面，均具備潛在優(yōu)勢，可用于各種規(guī)格和種類的連續(xù)纖維增強熱塑性板材的連續(xù)擠拉生產(chǎn)。

　　5、其它成型工藝

　　利用熱塑性復合紗織物或熱塑性預浸料，還可以采用熱壓罐或真空袋成型工藝。利用密閉空間的均勻溫度場和空氣壓力，對復合紗織物或預浸料疊層毛坯施加溫度和壓力，完成固化成型。

　　結語

　　個人經(jīng)驗有限，以上匯總梳理難免有錯漏之處。同時，作為一類新型成型工藝與裝備，其仍在不斷研發(fā)完善之中。但從人力社會和國民經(jīng)濟愈加注重可持續(xù)發(fā)展、纖維復合材料下游市場更加關注回收再利用問題的角度來講，我們必須加大對熱塑性復合材料，尤其是連續(xù)纖維增強熱塑性復合材料的研究與發(fā)展力度。與此同時，荷蘭騰卡特、中國杭州華聚等國際國內(nèi)連續(xù)纖維增強熱塑性復合材料制品生產(chǎn)企業(yè)的成功案例，也為我們轉(zhuǎn)型熱塑性復合材料發(fā)展，提供了榜樣和經(jīng)驗。我們相信，在不久的將來，連續(xù)纖維增強熱塑性復合材料的生產(chǎn)技術與裝備將更加成熟和多樣化，產(chǎn)品應用領域和市場規(guī)模也會越來越寬廣?。?劉長雷 ）