摘

 要：综述了长纤维增强热塑性复合材料的研究进展，详细介绍了长纤维增强热塑性复合

材料性能的影响因素，包括纤维含量、纤维长度、界面状态以及注塑过程中纤维的取向等，
最后对长纤维增强热塑性复合材料的发展做出了展望。

 

　　关键词：长纤维

 热塑性 复合材料 

　　中图分类号：

TQ32 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2012）11（a）-0076-01 

　　纤维增强聚合物复合材料的强度、刚度和尺寸稳定性等均优于未增强的聚合物基体材料。
近年来，以玻璃纤维（

GF）、碳纤维（CF）和芳纶纤维为增强材料的长纤维增强热塑性复

合材料已应用于汽车、航空航天、电子电气、机械等领域。其强度高、密度小、价格低、易于回收
利用，被认为是可替代钢材而使汽车轻量化的理想材料，加快了高性能塑料替代金属材料
的步伐

[1]。 

　　当今，随着汽车数量持续增加，降低汽车油耗、减少尾气排放、保护大气环境已成为全
球最为关注的问题。汽车轻量化设计可以降低油耗，而采用高性能的汽车轻量化材料制作汽
车零部件可作为最有效的手段之一。另外，航天航空等对先进、高性能材料的需求的也日益
增加。因此，长纤维增强热塑性复合材料研究开发引起了复合材料界的高度重视，并且近年
来已成为一类迅速发展的高性能复合材料。目前，长纤维增强热塑性复合材料在工业发达国
家（美国、法国、日本等）发展和应用较快，并走在世界的前列。我国长纤维增强热塑性复合
材料的研制工作起步较晚，长纤维增强热塑性复合材料在国内汽车零配部件上的开发、设计
与应用也只有少量制品，总体上还处于刚起步阶段。

 

　　

1 长纤维增强热塑性复合材料的特点 

　　与传统的短纤维增强粒料相比，长纤维增强热塑性复合材料在结构上有着显著不同：
长纤维粒料中，纤维在树脂基体中沿轴向平行排列和分散，纤维长度等于粒料长度，且被
树脂充分浸渍；而在短纤维粒料内，纤维无序地分散于基体当中，其长度远小于粒料的长
度且不均匀。

 

　　短纤维与长纤维粒料结构上的不同主要取决于制备工艺的不同：后者在制备过程中纤
维一直处于连续状态，经切粒后得到固定的长度；而前者在制备之前要先进行粉碎，然后
再与树脂基体通过螺杆挤出机挤出后造粒制得，或者是连续纤维与树脂基体经螺杆挤出机
共同挤出后造粒制得。可见，短纤维粒料的在制备过程中都要经过螺杆挤出机的挤出工序，
而在这个过程中因为受到螺杆和熔体的剪切力作用，大部分纤维被严重损坏，纤维长度大
大减小。

 

　　短纤维与长纤维粒料结构的不同导致了两者在性能上也存在明显差异。与短纤维增强热
塑性复合材料相比，长纤维增强热塑性复合材料具有以下优点。

 

　　（

1）长纤维增强热塑性复合材料的纤维长度较长，而且纤维分散较为均匀，可以显著

提高复合材料的力学性能，如拉伸、弯曲、冲击性能等。

 

　　（

2）比刚度和比强度高，抗冲击性能好，更适用于制作汽车部件。 

　　（

3）耐蠕变性能高，尺寸稳定性好，可以提高制件的精度。 

　　（

4）耐疲劳性能优良，在高温和潮湿的环境中稳定性更好。 

　　

2 长纤维增强热塑性复合材料的性能影响因素 

　　长纤维增强热塑性复合材料的性能主要由纤维含量、纤维长度、界面状态以及注塑过程
中纤维的取向等因素决定

[2]。 

　　

2.1 纤维含量 

　　一般来讲，随纤维含量增加复合材料的力学性能和尺寸稳定性增强，但纤维含量高时
在加工过程中熔体的流动性变差，纤维分布不均匀，从而导致其力学性能随纤维含量继续
增加而增加的幅度下降，甚至有些性能反而会下降。

 

　　

2.2 纤维长度