连续纤维增强聚氨酯复合材料的拉挤成型技术
01拉挤成型工艺
拉挤成型始于20世纪50年代,目前仍处于高速发展阶段,是一种将浸渍的连续纤维在牵引力的作用下,通过挤压模具成型、固化,连续不断地大规模生产各种截面尺寸不变线性型材的成型工艺。
连续纤维增强聚氨酯复合材料的拉挤工艺流程图聚氨酯树脂体系应用于拉挤成型工艺,具有成型周期短、生产效率高、无苯乙烯挥发等优点,这使聚氨酯拉挤制品成为研发热点。经过数年开发,聚氨酯拉挤成型已实现商业化,国内外已出现拉挤制品专用的聚氨酯树脂体系。

02拉挤成型工艺的优点
连续纤维增强聚氨酯复合材料采用拉挤工艺成型,具有以下优点:
①常使用玻纤无捻粗纱而非玻纤毡。降低了成本,还避免了因玻纤毡易破碎而影响生产。
②无需更换原有的拉挤设备,拉挤系统装配简单经济。
③纤维质量分数可达60%~90%,浸胶在张力下进行,可充分发挥纤维的作用,制品强度更高。
④生产过程连续,长度可任意切割。
⑤生产过程可完全自动化控制,生产效率高。克劳斯玛菲集团新的iPul拉挤系统已将生产速度从通常的0.5~1.5m/min提高到大约3m/min(实验室数据),为拉挤成型技术开辟了全新的市场。3.拉挤成型复合材料的性能特点
03拉挤成型复合材料的性能特点
在连续纤维增强聚氨酯复合材料拉挤成型过程中,可使用更多的增强纤维,使制品强度大幅提高,树脂和纤维在性能上形成良好的优势互补。因此,以聚氨酯树脂为基体,采用拉挤成型工艺生产的纤维增强材料,具有如下性能和特点:
①轻质高强以拉挤工艺制备的聚氨酯附框为例,其中无需支撑骨架便具有优异的力学性能,拉伸强度和比强度等性能是PVC(聚氯乙烯)塑料门窗的10倍以上,远大于铝合金与钢,而密度仅有钢材密度的1/4,铝合金密度的1/2。拉挤成型的纤维增强聚氨酯复合材料的性能见表。

②耐腐蚀性良好玻璃纤维增强聚氨酯复合材料在室温条件下,具有良好的耐强酸、强碱和高浓度盐的特性,湿热老化试验中其力学性能损失小于3%,具有良好的耐老化性能。而且,用作建筑材料时可与建筑物同寿,表面不需做处理,对水泥浆等在碱性或酸性环境下有较强的耐腐蚀能力。
③尺寸稳定性好连续纤维增强聚氨酯复合材料的线性收缩率小于0.2%,与设计尺寸的偏差很小。此外,以拉挤工艺成型的聚氨酯复合材料门窗,线性膨胀系数远小于铝合金和PVC塑料,而与建筑墙体接近,有效地避免了由于热胀冷缩引起的裂缝出现,提高了密封性和保温性能。
④可设计性强连续纤维聚氨酯拉挤成型中高的纤维含量赋予复合材料优异的机械性能,优选的纤维质量分数在60%~90%。聚氨酯树脂的性能具有较强的可设计性,不同原料配方及助剂所得制品的性能也不同。