28圈

首页

相识热塑性纤维增强复合质料的成型、应用与优势

宣布时间:

2025-07-30

复合质料是由两种或两种以上差别物理特征或差别化学物质通过复合，组成多相、三维连系且各相之间有显着界面、具有特殊性能的质料，主要由增强质料和基体质料组成，其最大的特点是复合后质料的性能优于组成该复合质料的简单质料性能。

复合质料是由两种或两种以上差别物理特征或差别化学物质通过复合，组成多相、三维连系且各相之间有显着界面、具有特殊性能的质料，主要由增强质料和基体质料组成，其最大的特点是复合后质料的性能优于组成该复合质料的简单质料性能。

纤维增强热塑性复合质料是复合质料中的主要一支，用玻璃纤维（GF）、碳纤维（CF）、芳纶纤维（AF）及其它纤维质料，对种种热塑性树脂举行增强，外洋称之为FRTP（Fiber Reinforced ThermoPlastics）。先进的纤维增强热塑性复合质料具有韧性耐蚀性和抗疲劳性高、成型工艺简朴周期短、质料使用率高（无废物）、无需低温贮存等优异性能，而成为了质料行业研究的热门。

bf62b6af-1008-468f-bfd4-0c9c55cd97ff

FRTP的典范性能优势

热塑性复合质料FRTP成熟应用已经有数十年的历史了，与酚醛树脂、脲醛树脂、环氧树脂、聚氨酯等热固性复合质料相比，热塑性复合质料具有一些特殊的性能：

◆ 密度小、强度高：FRTP的密度为1.1～1.6g/cm³，仅为钢材的1/5～1/7，比热固性玻璃钢轻1/3～1/4，能够以较小的单位质量获得更高的机械强度及应用层次。

◆ 性能可设计性的自由度大：FRTP的物理性能、化学性能、力学性能都是通过合理选择原质料种类、配比、加工要领、纤维含量和铺层方法举行设计，由于基体质料种类比热固性复合质料多许多，最主要的包括聚醚酮酮（PEKK）、聚醚醚酮（PEEK）、聚苯硫醚（PPS）、尼龙（PA）、聚醚酰亚胺（PEI）等，因此，其选材设计的自由度也就大得多。

◆ 热性能：一样平常塑料的使用温度为50～100℃，用玻璃纤维增强后，可提高到100℃以上。PA6的热变形温度为65℃，用30%玻纤增强后，热变形温度可提高到190℃。PEEK的耐热性达220℃，用30%玻纤增强后，使用温度可提高到310℃，热固性复合质料是达不到云云高的耐热性的。

◆ 耐化学侵蚀性：主要由基体质料的性能决议，热塑性树脂的种类许多，每种树脂都有自己的防腐特点，因此，可以凭证复合质料的使用情形和介质条件，对基体树脂举行优选，一样平常都能知足使用要求。FRTP的耐水性也优于热固性复合质料。

◆ 电性能：FRTP一样平常都具有优异的介电性能，不反射无线电电波，透过微波性能优异等。由于FRTP的吸水率比热固性玻璃钢小，故其电性能优于后者。在FRTP中加入导电质料后，可改善其导电性能，避免爆发静电。

◆ 废物能接纳使用：FRTP可重复加工成型，废品和边角余料能接纳使用，而物理机械性能并不爆发显著的转变，不会造成情形污染，很好地顺应了当今天下对证料工业所提出的环保要求。

FRTP的分类

FRTP的种类繁多，这个行业也充满着太多的术语英文简称，可谓剪一直，理还乱。凭证制品中纤维保存尺寸（L）可以分为：短纤维增强热塑性塑料（SFRT，L＜1.0 mm）、长纤维增强热塑性塑料（LFT或LFRT，一样平常L＞10 mm）、一连纤维增强热塑性复合质料塑料（CFRT，一样平常纤维一连不切断）。

与SFRT相比，LFT具有低密度、高比强度、高比模量和抗攻击性强等特征，适用于严苛的应用条件，这也成为LFT受到下游应用行业青睐的主要缘故原由之一。应用较为普及的LFT质料大致可以归纳为三大类：玻璃纤维毡增强热塑性塑料GMT（Glass Mat Reinforced Thermoplastics）、长纤维增强热塑性塑料粒料LFT-G（Long-Fiber Reinforced Thermoplastic Granules）和长纤维增强热塑性塑料直接在线成型LFT-D（Long-Fiber Reinforced Thermoplastic Direct）。

而CFRT可循环使用，具有高比强度和比刚度、优异的耐侵蚀性、耐攻击性、耐热性、低本钱以及设计无邪性，在汽车轻量化设计中具有重大的应用潜力，可替换部分金属质料和高端聚合物质料。

FRTP的应用

随着刚性、耐热性及耐介质性能优良的芳香族热塑性树脂基体（如PEEK、PPS）的泛起，以及具有高强度、高模量、耐高温、耐侵蚀等优异性能的碳纤维、芳纶纤维、碳化硅纤维等高性能纤维的生长，使先进FRTP应用在越来越普遍的工业领域，如：轨道交通、汽车、航空航天、家电用具、电力等行业。

◆ 航空航天

FRTP具备高刚度、低加工本钱和重新加工能力，拥有优异的阻燃、低烟和无毒性能，固化周期可以以分钟记，这些固有属性使其成为轻质、低本钱航空结构的理想质料。

在航空机体结构件中，FRTP主要应用在地板、前缘、控制面和尾翼零件上，这些零件都是形状较量简朴的次承力构件�？湛虯380客机、空客A350客机、湾流G650公务机和阿古斯塔·韦斯特兰AW169直升机都是热塑性机体结构件的应用大户�？湛虯380客机上最主要的FRTP结构件是玻璃纤维/PPS质料的机翼牢靠前缘�？湛虯350客机机体的FRTP主要漫衍在可移动翼梁和肋上以及机身毗连。湾流G650公务机在FRTP应用方面是一个里程碑，它的压力隔框肋板则使用了碳纤维/PEI质料，而偏向舵和升降舵都使用了碳纤维/PPS质料（图1）。

d891c771-cff8-41a5-a0c3-6e049678f445

◆ 汽车

开发低本钱、短周期和高质量的复合质料手艺成为推动汽车轻量化的要害要素之一。海内许多车企都已经与有先进复合质料手艺的注塑装备企业取得相助。在乘用车中应用为：座椅及其骨架、车窗导槽、门内板、包管杠支架、发念头罩、前端托架、脚踏板、仪表板骨架、导流板、车厢底板、备胎箱、蓄电池托架、汽车进气歧管。海内汽车中帕萨特、POLO、宝来、奥迪A6、高尔夫、别克凯越、别克GL8商务车等车型已接纳大宗高性能FRTP零部件，其中大部分接纳了GMT或者LFT（图2）。

06c3c703-2eb5-4a16-a233-3977f7ad105f

在箱式货车方面的应用，主要是PP蜂窝复合板，替换现在箱式货车中的钢制框架外蒙铝合金小波纹板和钢制瓦楞板。

◆ 轨道交通

按承力特征大致可分为两类：复合质料主承力件和复合质料非主承力件。复合质料主承力件主要是指列车车体、司机室和转向架构架等列车的大型承力构件，它是复合质料取代古板质料，实现车辆轻量化的要害。而复合质料非主承力件可分为非主承力件（如车身、地板和座椅等非主承力件）和辅助件（洗漱间、茅厕和水箱等辅助构件）。

常见的FRTP成型工艺

由原质料转化为FRTP结构件产品的要害工艺办法是成型工艺，是该行业生长的基础和条件。随着复合质料应用领域的拓宽，复合质料工业获得迅速生长，一些成型工艺日臻完善，新的成型要领一直涌现，现在FRTP的成型要领已有20多种，并乐成地用于工业生产。下面从这些要领中挑选几个使用较多的成型要领来举行简朴先容。

◆ 注射成型

注射成型是FRTP的主要生产要领，历史悠久，应用最广。其优点是成型周期短，能耗最少，产品精度高，可一次成型重大及带有嵌件的制品，一模能生产几个制品，生产效率高。弱点是对生产纤维增强复合质料和对模具质量的要求较高。凭证现在的手艺生长水平，注射成型的最大产品为5kg，最小到1g，这种要领主要用来生产种种机械零件、修建制品、家电壳体、电器质料、车辆配件等。

FTRP成型手艺已经在汽车结构部件中得以量产化应用。现在，已经有数家注塑装备供应商，外洋即ENGEL恩格尔、KraussMaffei克劳斯玛菲等，海内即伯乐塑机等，走在该手艺的最前沿。

伯乐塑机的长纤维增强复合质料直接注塑成型（在线混炼注塑成型）LFT-D-IM，是把挤出机的一连生产和注塑机的间歇生产连系在一起，经由双螺杆配混的质料直接注入模具内，实现多个工序、多种质料一次成型，降低能耗，提高效率，镌汰质料的热降解，提高产品性能。该手艺普遍适用于汽车、家电、新能源、轨道交通、航空以及消耗电子等领域（图3）。

2d633140-b684-41de-8f6a-5c447ed6e965

ARBURG在Chinaplas2022展览会上将展出一台大型液压注塑机ALLROUNDER 820 S，它针对纤维直接混料注塑（fibre direct compounding，FDC）举行了优化，具有4000kN合模力和3200的注射单位，配备70毫米专用螺杆，用于加工长玻璃纤维。FDC是一种轻量化工艺，通过一个注射单位旁的侧面给料装置将长达50毫米的纤维直接送入液态熔液中，特点在于质料可用性高，相较于特殊长纤维颗粒，本钱降低多达40 %。通过FDC工艺生产的产品是塑料加工行业一种立异手艺，特殊在汽车制造和航空航天行业通过个性化调理玻纤长度来实现需要的物理性能（图4）。

5c96babd-3ea3-48a2-b765-ed9118aa8d6e

◆ 挤出成型

挤出成型是FRTP制品生产中应用较广的工艺之一。其主要特点是生产历程一连、生产效率高、装备简朴、手艺容易掌握等。挤出成型工艺主要用于生产管、棒、板及异型断面型等产品。

◆ 纠葛成型

FRTP的纠葛成型工艺是先将浸渍树脂的一连纤维（预浸纱）预热，并纠葛在芯轴上，同时一连加热使树脂熔融，再通过施加压力使预浸料逐层粘合成一体，逐层粘合、冷却后获得响应构件制品。此法适于制造圆筒和球状制品，再现性较好，性能较稳固。

◆ 拉挤成型

拉挤成型工艺（pulling extrusion，pultrusion）是将预浸纱在牵引力的作用下，通过挤压模具成型、固化，一连一直地生产长度不限的中空、异型制品。

若需要获得长而薄的门窗型材或混凝土钢筋，就到了拉挤工艺袍笏登场的时间了。拉挤型材中的纤维与载荷偏向完全一致，令到制品在质料和重量方面特别的优异。2017年，KraussMaffei率先推出了拉挤交钥匙成套系统 - 艾谱iPul（图5），并在修建、风能和汽车行业一连地爆发出浓重的兴趣。艾谱系统整合了树脂注射与型材牵引线，可以将玻璃纤维和碳纤维实现拉挤成型工艺的全历程控制，助力复合质料型材生产提升效率，降低本钱。iPul系统带有模具、计量机械和种种附件，可抵达3米/分钟的高生产速率。与质料相助同伴科思创Covestro、亨斯迈Huntsman和赢创Evonik的亲近相助，使得对高反应性基体质料的处置惩罚成为可能。

72851bb8-aa98-4c43-a937-ec9ff1452191

热塑性复合质料拉挤专家——法国CQFD开发了原位拉挤工艺，即纤维纱或织物在外力牵引下，浸润己内酰胺单体和引发剂后，在定型模具内成型和加热聚合，最终制成产品。该工艺成型的制品的纤维体积分数可以抵达70%，纤维偏向上拉伸模量可以抵达60 GPa（增强纤维为玻璃纤维），具有优良的比强度和比模量。这一工艺应用于CQFD与彼欧、现代汽车一同开发的FRTP防撞梁，其主体成型接纳原位拉挤工艺，材质为一连玻璃纤维增强PA6（商品名为C-SHOCK?），随后通过包覆注塑工艺，引入防撞梁的装置点，整个计划相比金属梁计划减重43%（3.7 kg）。随着未来几年碳纤维的本钱有可能降低，这一突破性看法将有助于汽车行业的减重目的，以抵达节能目的（图6）。

e35c612b-2aff-4993-8a91-cf5b492554d5

◆ 模压成型

模压成型是将热塑性预浸料裁剪铺叠后，放入模具中升温加热，待升温至成型温度后，通过压机对预浸料铺层举行加压，固化获得板材、片材或其他简朴形状的制品。这种要领的成型周期一样平常在几十秒至几分钟内完成，能耗、生产用度均较低，生产率高，是现在FRTP成型加工中最常见的一种成型要领，主要用于生产汽车车门、仪表盘、前端框架、车内板等。

关于一些重大的特征、装置位及增强筋，使用模压成型很难实现，因此市场上泛起了模压连系注塑的成型工艺，如ENGEL的Organomelt工艺、KraussMaffei的FiberForm工艺、伯乐的OIHM工艺。

KraussMaffei于2018年在美国NPE展览上首推的FiberForm工艺，是热成型手艺和注塑成型的完善连系，实现高度的功效集成，可应用于座椅托架和靠背、仪表板支架、车门�？椤⒉嗝娣雷脖；ぷ爸谩⑿畹绯刂Ъ艿炔考�。该工艺分为六个办法（图7）：先提取片材预料，在烘箱内对其举行加热处置惩罚，紧接着移至模具，合模热压成型。在此基础上背部注塑，最终开模取件。该工艺不但能组合使用轻量化质料与设计，提高复合质料强度，还易于实现自动化，在紧凑的空间内完成高效的生产。fiberForm手艺应用在镌汰质料用量的同时，可大大镌汰质料生产中的碳排放量，助力“双碳”可一连生长目的的实现。

c5ffbc90-3eea-4903-a410-37ba09eb009d

◆ 树脂转达模塑成型（RTM）

树脂转达模塑工艺（RTM）是在模具内先把增强质料预料及嵌件装好并夹紧后，通过适当位置的注入口，以一定温度和一定压力注入树脂，然后固化成型，开模即得制品。此法对装备、模具要求不高，投资少，生产本钱低，可生产其它压力成型要领无法制造的大型制品，适于制造质量15～25kg的产品，是近年来生长较为迅速的相宜多品种、中批量、高质量的先进复合质料成型工艺，主要用于生产汽车车身板、包管杠、齿轮箱壳体、小卡车车厢等。

在高效生产大型、结实的轻量化结构零部件时，接纳ENGEL的HP-RTM高压树脂转达模塑手艺，将干燥的纤维半制品在注入的树脂中浸渍，然后在加热条件下固化，可生产出具有更好的成形性和高品质的平面形汽车零部件，如品质和结实性上乘的车顶系统、车身件（图8）。

8d3717fe-bcc2-4262-99ef-32a1e8988cce

市场现状与远景

虽然FRTP被许多人看作是下一个质料手艺突破，但多年下来，其应用仍显有限，在海内市场的渗透率并未达预期。究其缘故原由，可能要从手艺、性能、本钱几个方面来寻找谜底。

首先，与热固性复合质料相比，FRTP的初始本钱往往会更高，加工温度较高，工装模具的本钱通常也较高，古板的零件制造商可能不熟悉现代的FRTP加工手艺，其局限性往往就会被放大，以为FRTP比不上热固性复合质料。FRTP的优势和使用价值没有获得充分熟悉和开发，直接影响到了市场需求量的正常增添，从供需源头上阻碍了FRTP的进一步生长和应用。其次，FRTP制造手艺要求高，在一定水平上限制了一些手艺水平和生产能力不敷的企业进入。再者，原质料本钱高，高端的热塑性树脂价钱也是通俗的热固性环氧树脂的数十倍，再加上制作手艺要求高，种种因素的叠加，导致了FRTP，特殊是使用PEEK、PI这些高端的热塑性树脂为基体的复合质料制品的价钱令人望而生畏，下游应用需求遭到扼制。最后，我国仍缺乏质料制备和结组成型相关的要害手艺及装备。

只管云云，一旦当手艺质量抵达了要求，当价钱本钱降到了市场能接受的规模，当科研效果很好地转化为生产力，随着航空制造、汽车、电子电气、风能、高端医疗装备、智能化机械等行业的快速生长，我国的FRTP工业必将迎来一个新的生长阶段，在未来几年收获更多的市场机缘和份额空间，远景依然值得期待。

5d98f43296db6868b9daa0166aadd180

免责声明：仅用于复合质料专业知识和市场资讯的交流与分享，不必于任何商业目的。若涉及文章版权或对内容有疑议，请第一时间联系28圈。我们将实时举行处置惩罚。

相关新闻

模具行业数字化解决计划

模具行业数字化解决计划

2026-03-21

28圈模具强势出海 | 法国 JEC World 2026圆满收官

28圈模具强势出海 | 法国 JEC World 2026圆满收官

2026-03-13

2026 法国JEC约请函｜3月10日-12日28圈模具邀您共赴巴黎！

2026-03-06

2026开启新征程，台州28圈模具人才招聘丨诚邀您共创绚烂。

2026-02-25

模具行业的互联互通手艺

2026-01-26

模具制造的数字化转型

2026-01-05

28圈·app(中国)官方网站

28圈模具成为复合质料模具行业的专业制造商

网站首页
 关于28圈
 产品展示
 新闻资讯
 联系28圈

联系28圈

联系人：范琼琳 18858635168

E-mail：fql@hc-mould.com

地点：浙江省台州市天台县白鹤镇茶塘村

28圈网站建设：中企动力台州 SEO

营业执照

在线留言

【网站地图】【sitemap】