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金属与碳纤维增强热塑性复合材料连接研究进展
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作者 檀财旺 刘浩然 +3 位作者 苏健晖 张雪妍 陈波 宋晓国 《航空制造技术》 北大核心 2025年第16期86-104,共19页
碳纤维增强热塑性树脂基复合材料(Carbon fiber-reinforced thermoplastic composites,CFRTP)作为新一代轻量化结构材料,凭借其优异的比强度、比模量及抗疲劳特性,已成为航空航天领域替代传统金属构件的战略材料。通过实现CFRTP与航空... 碳纤维增强热塑性树脂基复合材料(Carbon fiber-reinforced thermoplastic composites,CFRTP)作为新一代轻量化结构材料,凭借其优异的比强度、比模量及抗疲劳特性,已成为航空航天领域替代传统金属构件的战略材料。通过实现CFRTP与航空铝合金、钛合金等金属材料的可靠连接,可使结构件整体减重达30%~40%,同时兼具金属的高导热性和复合材料的耐腐蚀优势,这对提升飞行器推重比和燃油效率具有显著价值。由于异种材料之间理化性能差异较大,在生产过程中混合应用多种轻量化材料仍面临巨大挑战。本文总结了近年来金属与CFRTP连接技术的国内外研究成果,包括连接工艺、连接机制以及界面调控方法。首先介绍了金属/CFRTP主要连接工艺与研究进展,进一步概括了热连接界面改性的原理,并分别展开论述了金属与CFRTP界面机械嵌合调控与界面化学键合调控两种调控方法。最后,系统梳理并总结了当前金属与CFRTP连接研究进展与存在的关键问题,并对其未来的发展做出展望,为新一代航空航天装备的轻量化设计提供理论支撑和技术保障。 展开更多
关键词 轻量化 异种材料连接 纤维增强热塑性复合材料 热连接 界面调控
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碳纤维增强热塑性复合材料激光原位成型工艺调控研究进展
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作者 任毅 虞筱琛 +1 位作者 祝颖丹 陈刚 《塑料工业》 北大核心 2025年第2期6-12,51,共8页
碳纤维增强热塑性复合材料凭借其优异的力学性能在航空航天、轨道交通及国防等领域得到广泛应用。激光原位成型技术是热塑性复合材料主要的先进成型工艺,针对其工艺参数的调控和成型机理的研究具有重要的工程应用意义。本文在总结国内... 碳纤维增强热塑性复合材料凭借其优异的力学性能在航空航天、轨道交通及国防等领域得到广泛应用。激光原位成型技术是热塑性复合材料主要的先进成型工艺,针对其工艺参数的调控和成型机理的研究具有重要的工程应用意义。本文在总结国内外激光原位成型技术研究的基础上,讨论了激光加热温度、压辊压力、成型速度等工艺对热塑性复合材料成型性能和缺陷的影响规律,最后对其发展趋势进行了总结和展望。总体而言,目前国内外针对热塑性复合材料激光原位成型工艺多为试验研究,有待开展多工艺参数耦合协同仿真分析及复杂曲面成型工艺研究,为激光原位成型工程应用发展提供支撑。 展开更多
关键词 纤维增强热塑性复合材料 激光原位成型 工艺参数 调控
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碳纤维增强热塑性复合材料的变温单点飞切去除特性
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作者 鲍永杰 殷国运 +3 位作者 郑植 杨宇星 陈晨 程东 《浙江大学学报(工学版)》 北大核心 2025年第3期616-625,共10页
基于切削温度模拟与单点飞切试验研究碳纤维增强热塑性复合材料(CFRTP)的力热变化规律及其去除特性,分析不同纤维角度和切削温度下CFRTP去除过程和损伤特点.采用单点飞切试验开展CFRTP表面损伤特性研究,通过改变工艺参数、纤维方向和材... 基于切削温度模拟与单点飞切试验研究碳纤维增强热塑性复合材料(CFRTP)的力热变化规律及其去除特性,分析不同纤维角度和切削温度下CFRTP去除过程和损伤特点.采用单点飞切试验开展CFRTP表面损伤特性研究,通过改变工艺参数、纤维方向和材料加热温度,分析切削力热的变化趋势以及温度对材料去除的影响.当飞切速度从3 m/s增大到7 m/s时,切向力和法向力分别增大130.60%和147.80%;当飞切深度从0.05 mm增加到0.10mm时,切向力和法向力分别增大72.44%和58.13%;当纤维角度从0°增大到30°、45°、60°、90°时,切向力分别增大12.50%、37.50%、75.00%、137.50%.CFRTP在20.0℃下以剪切破坏为主,在高温下以拉伸破坏为主且易出现分层和纤维拉拔现象.随切削温度升高,热塑性树脂软化,CFRTP层间强度和承载性能降低,切削力下降,有效切断的纤维数量降低,加工表面质量变差. 展开更多
关键词 纤维增强热塑性复合材料(CFRTP) 单点飞切试验 切削温度模拟 去除特性 金刚石磨粒
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短碳纤维增强塑料同质点阵夹芯板的连接性能及失效模式
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作者 何浪 陈占春 +2 位作者 谷祥 刘江林 梁建国 《工程塑料应用》 北大核心 2025年第9期78-87,共10页
短碳纤维增强热塑性塑料(SCFRP)同质点阵夹芯结构以其制备周期短、性能优良等优点备受关注,但其实际应用仍受其连接性能和失效模式不明确带来的限制。为解决这个问题,通过直接复合压缩成型工艺制备具有不同纤维质量分数(20%~40%)、厚度... 短碳纤维增强热塑性塑料(SCFRP)同质点阵夹芯结构以其制备周期短、性能优良等优点备受关注,但其实际应用仍受其连接性能和失效模式不明确带来的限制。为解决这个问题,通过直接复合压缩成型工艺制备具有不同纤维质量分数(20%~40%)、厚度梯度(2~4 mm)的SCFRP面板和30%纤维质量分数的点阵芯子,进一步装配成同质点阵夹芯板,采用万能试验机进行法向拉脱试验和面内剪切试验,通过与传统异质点阵夹芯板对比分析该同质点阵夹芯板连接性能和失效模式。结果表明,SCFRP同质点阵夹芯板在失效模式上呈现出优越性,其法向拉脱失效模式为镶嵌件下表面直接脱黏,面内剪切失效模式为两个镶嵌件陆续脱黏,未出现其他额外损伤。与传统异质点阵夹芯板相比,SCFRP同质点阵夹芯板连接性能得到提升,当纤维质量分数为40%、面板厚度为3 mm时,法向拉脱失效载荷约为5.65 kN,提高了88.3%;当纤维质量分数为30%、面板厚度为3 mm时,面内剪切失效载荷约为5 kN,极限载荷约为7.04 kN,提高了29.2%,面内剪切失效刚度约为2.64 kN/mm,提高了175%。上述结果表明,SCFRP同质点阵夹芯板在连接性能和失效模式方面表现出优越性,其连接性能和失效模式的阐明为其在航空航天等领域的工程化应用提供了支持。 展开更多
关键词 直接复合压缩成型 短碳纤维增强热塑性塑料 点阵夹芯板 连接性能 失效模式
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碳纤维增强塑料在结构加固中的运用
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作者 贺冉 胡张齐 龙昊 《塑料工业》 北大核心 2025年第7期188-188,共1页
伴随经济的高速发展,人们对居住环境舒适性、安全性的需求也在不断提升,但受环境及建筑年限等因素影响,建筑局部或整体的承载能力已发生变化,需要通过结构加固延长建筑的使用寿命。碳纤维增强塑料具备高强度、轻便、易加工等特性,能在... 伴随经济的高速发展,人们对居住环境舒适性、安全性的需求也在不断提升,但受环境及建筑年限等因素影响,建筑局部或整体的承载能力已发生变化,需要通过结构加固延长建筑的使用寿命。碳纤维增强塑料具备高强度、轻便、易加工等特性,能在不改变建筑外观的情况下,与建筑结构紧密结合,起到良好的加固效果。1 结构加固的现实意义无论是居住性质的公寓楼或住宅,还是办公性质的写字楼,建筑的外观与质量同等重要。但随着使用年限增加,建筑承重能力会逐渐下降,即使部分建筑的承重能力仍符合规范要求,居住体验感及舒适性也难以保证。针对建筑老化问题,考虑到重建经济成本过高,多数情况下采用结构加固法进行处理。 展开更多
关键词 纤维增强塑料 建筑寿命 承载能力 结构加固
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短碳纤维增强热塑性树脂复合材料的制备及其疲劳性能研究 被引量:1
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作者 盛永华 李力 《中国塑料》 CAS CSCD 北大核心 2012年第5期54-57,共4页
采用注射成型的方法,以短切碳纤维为增强体,聚乙烯为基体制备了碳纤维增强热塑性树脂复合材料,并研究了碳纤维含量对该复合材料疲劳性能的影响,分析了短碳纤维增强热塑性树脂复合材料的断裂机理。结果表明,短碳纤维增强热塑性树脂复合... 采用注射成型的方法,以短切碳纤维为增强体,聚乙烯为基体制备了碳纤维增强热塑性树脂复合材料,并研究了碳纤维含量对该复合材料疲劳性能的影响,分析了短碳纤维增强热塑性树脂复合材料的断裂机理。结果表明,短碳纤维增强热塑性树脂复合材料的疲劳寿命随着碳纤维含量的增加而延长。 展开更多
关键词 热塑性树脂 纤维 复合材料 疲劳性能 疲劳极限
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开发我国碳纤维增强热塑性塑料的前景
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作者 顾澄中 林永渭 +1 位作者 计卫国 吴叙勤 《玻璃钢/复合材料》 CAS CSCD 1990年第4期28-34,共7页
为了适应日益苛刻的工况条件,碳纤维增强热塑性塑料(CFRTR)作为CMC的重要组成部分,应用日益扩大,本文介绍国内外碳纤维增强热塑性塑料的种类、特点及适用范围。
关键词 纤维 热塑性 塑料 CFRTD
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碳纤维增强塑料对桥梁加固的辅助
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作者 张伟康 《塑料工业》 北大核心 2025年第7期191-191,共1页
桥梁作为现代交通网络必不可少的组成部分,其日常维护对于保障交通安全至关重要。近年来我国汽车保有量急剧增加,电商物流需求持续扩大使得,交通运输压力大幅增加。在长期高负荷运行以及气候因素的影响下,桥梁加固的重要性日渐凸显。碳... 桥梁作为现代交通网络必不可少的组成部分,其日常维护对于保障交通安全至关重要。近年来我国汽车保有量急剧增加,电商物流需求持续扩大使得,交通运输压力大幅增加。在长期高负荷运行以及气候因素的影响下,桥梁加固的重要性日渐凸显。碳纤维增强塑料凭借其高强度、高抗剪力、轻自重等优势,在桥梁结构加固领域具有独特优势。1碳纤维增强塑料加固桥梁的优势分析桥梁缺少地基的架空结构,为其日常维护及后续修缮增加了难度。当前,桥梁主要采用钢筋混凝土结构,但在自然环境及长期负载状况下,结构的抗腐蚀性、耐久性日渐下降。传统桥梁加固主要采用物理或化学加固法,前者通过包裹、焊接、套箍、支点加固等方式进行修补,虽然一定程度减轻了损害区域的负载,但改变了桥梁的原始外观,也缩小了桥梁的使用空间;后者通过灌浆方式进行维修加固,虽然施工难度低、效果显著,但增加了桥梁的自重,对地基承载力造成了威胁。 展开更多
关键词 纤维增强塑料 抗剪力 高强度
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碳纤维增强热塑性聚酰亚胺及其复合材料 被引量:15
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作者 宋艳江 王晓东 +1 位作者 王伟 黄培 《材料科学与工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2007年第3期363-366,共4页
采用双螺杆共混挤出法,在热塑性聚酰亚胺(TPI)树脂中添加碳纤维(CF)进行复合增强,实验研究了碳纤维种类、加入量及成型方法对复合材料力学性能的影响。结果表明:碳纤维的加入能显著提高材料的常温和高温力学强度,并与碳纤维种类有关;复... 采用双螺杆共混挤出法,在热塑性聚酰亚胺(TPI)树脂中添加碳纤维(CF)进行复合增强,实验研究了碳纤维种类、加入量及成型方法对复合材料力学性能的影响。结果表明:碳纤维的加入能显著提高材料的常温和高温力学强度,并与碳纤维种类有关;复合材料的拉伸和弯曲强度均随着碳纤维加入量的增大而升高;相对于模压成型方法,注塑成型可获得更高强度的复合材料。由扫描电镜(SEM)观察到的材料拉伸和弯曲断面的微结构形貌,初步探讨了碳纤维的增强机理。 展开更多
关键词 纤维 热塑性聚酰亚胺 增强 复合材料
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连续玻璃纤维增强热塑性塑料成型技术及其应用 被引量:13
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作者 唐倬 吴智华 +1 位作者 牛艳华 刘志民 《塑料工业》 CAS CSCD 北大核心 2003年第6期1-4,共4页
综述了国内外连续玻璃纤维增强热塑性塑料的纤维处理方法、成型技术及应用状况 。
关键词 连续玻璃纤维 增强 热塑性塑料 成型 复合材料
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成型工艺对碳纤维增强热塑性聚酰亚胺复合材料性能的影响 被引量:3
11
作者 宋艳江 章刚 +2 位作者 来育梅 王晓东 黄培 《中国塑料》 CAS CSCD 北大核心 2008年第5期59-62,共4页
采用双螺杆挤出共混的方法,制备了热塑性聚酰亚胺(TPI)/碳纤维(CF)复合材料,考察了注射和热模压两种成型工艺对 TPI/CF 复合材料力学性能、应力-应变曲线、线性膨胀系数以及摩擦磨损性能的影响。结果表明,注射成型试样的各项力学性能均... 采用双螺杆挤出共混的方法,制备了热塑性聚酰亚胺(TPI)/碳纤维(CF)复合材料,考察了注射和热模压两种成型工艺对 TPI/CF 复合材料力学性能、应力-应变曲线、线性膨胀系数以及摩擦磨损性能的影响。结果表明,注射成型试样的各项力学性能均比模压成型的高,达到1.5~2.0倍;相比模压成型,注射成型试样具有较高的断裂强度和断裂伸长率,其应力-应变曲线斜率也较大;由于纤维在注射流动方向上高度取向,注射成型试样具有最佳的高温尺寸稳定性;注射成型试样的摩擦系数和磨损率为模压成型的1.7倍和1.5倍;扫描电镜分析表明,纤维在注射流动方向上高度取向,模压成型试样呈现黏着磨损,注射成型试样以磨粒磨损为主。 展开更多
关键词 热塑性聚酰亚胺 纤维 增强 成型工艺 力学性能
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碳纤维增强热塑性复合材料盒形件热冲压成型研究 被引量:5
12
作者 韩宾 王宏 +2 位作者 于杨惠文 周涛 张琦 《航空制造技术》 2017年第16期40-45,共6页
碳纤维增强热塑性复合材料型材传统成型工艺存在操作复杂、成型效率低、成本高、不适合大批量生产等问题,限制其在航空航天领域的大规模应用。为改善成型工艺,提出一种采用模具直接加热纤维增强复合材料板的热冲压成型方法,通过板料拉... 碳纤维增强热塑性复合材料型材传统成型工艺存在操作复杂、成型效率低、成本高、不适合大批量生产等问题,限制其在航空航天领域的大规模应用。为改善成型工艺,提出一种采用模具直接加热纤维增强复合材料板的热冲压成型方法,通过板料拉伸试验和盒形件热拉深成型试验,研究纤维铺向工艺参数以及分析成型过程中试件纤维变形,得出极限拉深深度及成型极限剪切角。针对纤维编织复合材料盒形件热冲压成型,建议采用坯料纤维经纬方向与模具直边平行的放置方式。 展开更多
关键词 纤维增强热塑性复合材料 热冲压 盒形件 纤维铺向 剪切角
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纤维增强热塑性塑料的回收和利用 被引量:2
13
作者 肖泳 杨安乐 吴人洁 《工程塑料应用》 CAS CSCD 1999年第10期31-33,共3页
介绍了几种纤维增强热塑性塑料的回收方法及其影响回收加工后塑料力学性能的因素。
关键词 纤维增强 热塑性塑料 再利用 废物处理
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玻璃纤维增强热塑性塑料的发展概况 被引量:24
14
作者 叶鼎铨 《中国塑料》 CAS CSCD 北大核心 2005年第2期8-11,共4页
根据玻璃纤维增强热塑性塑料的发展过程分别介绍了短纤维增强热塑性塑料、玻璃纤维毡增强热塑性塑料、玻璃纤维/热塑性塑料复合纤维、长纤维增强热塑性塑料和热塑性拉挤产品的制造方法、特性和应用。
关键词 玻璃纤维 热塑性塑料 增强
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3D打印用碳纤维增强热塑性树脂的挤出成型 被引量:16
15
作者 肖建华 《塑料工业》 CAS CSCD 北大核心 2016年第6期46-48,56,共4页
以低密度聚乙烯(LDPE)、聚丙烯(PP)和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)作为原材料,用1K散装长碳纤维作增强材料。采用自行设计的挤出模具,在单螺杆挤出机上制备了用于3D打印的碳纤维(CF)/LDPE、CF/PP、CF/ABS长丝耗材。研究了长丝耗材中直径... 以低密度聚乙烯(LDPE)、聚丙烯(PP)和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)作为原材料,用1K散装长碳纤维作增强材料。采用自行设计的挤出模具,在单螺杆挤出机上制备了用于3D打印的碳纤维(CF)/LDPE、CF/PP、CF/ABS长丝耗材。研究了长丝耗材中直径大小对CF居中度及拉伸强度的影响。结果表明,在人工牵引状态下,CF的居中度与连续挤出丝状耗材的直径有关。当CF/LDPE、CF/PP、CF/ABS长丝直径接近或超过1.8 mm时CF居中度很高。CF/LDPE、CF/PP、CF/ABS长丝耗材的拉伸强度随着长丝直径的增大而减小。其拉伸强度起初接近CF的拉伸强度,随着挤出复合材料直径的增大,其拉伸强度急剧减小然后趋于平缓,最后逐渐接近热塑性树脂的本体拉伸强度。 展开更多
关键词 3D打印 纤维增强热塑性树脂 挤出成型 居中度 拉伸强度
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碳纤维增强热塑性复合材料工艺与性能的研究 被引量:6
16
作者 张师军 《中国塑料》 CAS CSCD 北大核心 1998年第6期25-29,共5页
短切碳纤维的BUSS捏合机和连续碳纤维的双螺杆挤出增强工艺开发了碳纤维增强聚酰胺、碳纤维增强聚甲醛、碳纤维增强聚碳酸酯、碳纤维增强热塑性聚酯、碳纤维增强聚苯硫醚等碳纤维增强热塑性工程塑料,并以碳纤维增强聚酰胺为例进行... 短切碳纤维的BUSS捏合机和连续碳纤维的双螺杆挤出增强工艺开发了碳纤维增强聚酰胺、碳纤维增强聚甲醛、碳纤维增强聚碳酸酯、碳纤维增强热塑性聚酯、碳纤维增强聚苯硫醚等碳纤维增强热塑性工程塑料,并以碳纤维增强聚酰胺为例进行成型工艺的研究,探讨了加工工艺参数与材料性能的关系。 展开更多
关键词 纤维 热塑性复合材料 性能 增强塑料
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碳纤维增强热塑性复合材料螺旋铣磨制孔损伤研究 被引量:6
17
作者 张红哲 郑植 +3 位作者 殷国运 陈晨 邓成林 鲍永杰 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第2期25-34,共10页
目的研究碳纤维增强热塑性复合材料(CFRTP)螺旋铣磨制孔的切削温度和切削力的变化趋势,以及典型制孔损伤的特点,并分析切削温度的下降对制孔损伤的影响。方法采用螺旋铣磨的方法开展CFRTP的制孔试验研究,通过改变工艺参数研究切削温度... 目的研究碳纤维增强热塑性复合材料(CFRTP)螺旋铣磨制孔的切削温度和切削力的变化趋势,以及典型制孔损伤的特点,并分析切削温度的下降对制孔损伤的影响。方法采用螺旋铣磨的方法开展CFRTP的制孔试验研究,通过改变工艺参数研究切削温度、切削力的变化趋势,分析各类典型制孔损伤的特点、形成原因及随工艺参数的变化情况,并研究添加冷却辅助降低切削温度对抑制制孔损伤的效果。结果随着刀具自转转速、公转转速和螺距的升高,切削温度分别升高了约46.43%、12.06%和95.97%;切削力随着自转转速的升高而降低,随着公转转速和螺距的升高而增大。当螺距达到0.45mm时,轴向力会有所下降。入口损伤和出口损伤主要以毛刺为主,损伤会随着各工艺参数的升高而加剧,孔壁损伤主要表现为涂覆、变形、裂纹等3种形式。添加冷却辅助后,制孔质量得到显著提高,高温下的刀具涂覆问题基本解决。结论切削温度是影响CFRTP制孔质量的主要因素,切削温度的升高导致树脂基体软化,使得切屑形貌从粉末状转变为连续薄片状,进而对切削力产生影响,树脂软化对制孔损伤有着明显的影响。冷却辅助能够明显地降低切削温度,从而起到抑制损伤的作用。 展开更多
关键词 纤维增强热塑性复合材料 螺旋铣磨 制孔 切削温度 损伤 冷却辅助
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车用纤维增强热塑性塑料技术进展 被引量:3
18
作者 戚亚光 《现代塑料加工应用》 CAS 北大核心 2011年第2期60-63,共4页
随着汽车工业的发展,纤维增强热塑性塑料的需求大幅增长,其制造工艺技术也进入了快速发展期。诸如直接(在线)配料长纤维增强热塑性塑料(D-LFT)、为改进长纤维增强热塑性塑料(LFT)模制品表面质量而采取的模具型腔感应加热、LFT母粒、基... 随着汽车工业的发展,纤维增强热塑性塑料的需求大幅增长,其制造工艺技术也进入了快速发展期。诸如直接(在线)配料长纤维增强热塑性塑料(D-LFT)、为改进长纤维增强热塑性塑料(LFT)模制品表面质量而采取的模具型腔感应加热、LFT母粒、基于环状齐聚酯原位聚合的纤维增强复合材料、LFT专用玻璃纤维与表面浸润剂等新技术不断涌现。对这些最新的工艺技术进展作一综述,为开发车用纤维增强热塑性塑料提供参考。 展开更多
关键词 纤维增强热塑性塑料 车用塑料 感应加热 环状齐聚酯 玻璃纤维 浸润剂
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高性能纤维及其增强热塑性工程塑料的发展 被引量:3
19
作者 张师军 《化工新型材料》 CAS CSCD 1999年第11期25-28,共4页
本文首先叙述了一些主要的高性能纤维,如碳纤维、芳纶纤维、超高分子量聚乙烯纤维、混杂纤维、氧化铝纤维、碳化硅纤维、硼纤维、氮化硅纤维等的基本性能和制备方法;进而叙述了这些高性能纤维增强的热塑性工程塑料(PA、POM、P... 本文首先叙述了一些主要的高性能纤维,如碳纤维、芳纶纤维、超高分子量聚乙烯纤维、混杂纤维、氧化铝纤维、碳化硅纤维、硼纤维、氮化硅纤维等的基本性能和制备方法;进而叙述了这些高性能纤维增强的热塑性工程塑料(PA、POM、PET、PBT、PPS、PPO、PSF、PEEK 等) 性能;并提出了对我国发展高性能纤维及其增强热塑性工程塑料的几点看法。 展开更多
关键词 高性能纤维 工程塑料 增强 热塑性树脂
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帝人碳纤维增强热塑性塑料厂投运
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《工程塑料应用》 CAS CSCD 北大核心 2013年第1期8-8,共1页
日本帝人有限公司近日宣布,其位于日本爱媛县松山的碳纤维增强热塑性塑料(CFRTP)中型工厂开始运营。该工厂采用帝人专有技术生产CFRTP及组件,CFRTP组件比模塑复合材料制品所需的时间大大缩短,成型时间不到1min,可以实现快速成型... 日本帝人有限公司近日宣布,其位于日本爱媛县松山的碳纤维增强热塑性塑料(CFRTP)中型工厂开始运营。该工厂采用帝人专有技术生产CFRTP及组件,CFRTP组件比模塑复合材料制品所需的时间大大缩短,成型时间不到1min,可以实现快速成型和性能评估测试,包括复杂的大型部件的生产。CFRTP组件具有显著的轻量化优势,住汽车和其它工业领域应用广泛。 展开更多
关键词 增强热塑性塑料 纤维增强 塑料 投运 复合材料制品 成型时间 性能评估 快速成型
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