【原】【专业讲堂】简述热塑性复合材料和热固性复合材料的优缺点

复合材料中热塑性塑料通常不是作为增强材料来使用，也就是说，树脂形成的形状仅仅依赖于短而不连续的增强纤维来维持其结构。另一方面，许多用热固性技术形成的产品都是通过其他结构元素增强的，最常见的是玻璃纤维和碳纤维增强。

热固性塑料和热塑性塑料技术的进步正在不断发展中，这两种材料肯定都有一席之地。虽然每种材料都有自己的优缺点，但最终决定哪种材料最适合任何特定应用的因素可归结为许多因素，这些因素可能包括以下一项或所有因素：强度、耐用性、灵活性、制造的方便性/费用以及可回收性。

1、热塑性树脂特性及应用

热塑性聚合物树脂的应用非常广泛，我们大多数人几乎每天都以某种形式接触它们。常用热塑性树脂及其制品的应用实例包括：

• PET（水瓶和汽水瓶）
  

• 聚丙烯（包装容器）
  

• 聚碳酸酯（安全玻璃镜片）
  

• PBT（儿童玩具）
  

• 乙烯基（窗框）
  

• 聚乙烯（购物袋）
  

• PVC（水暖管）
  

• PEI（飞机扶手）
  

• 尼龙（鞋类、服装）
  

1.1 热塑性复合材料的优点

热塑性复合材料为一些制造应用提供了两大优势：第一，许多热塑性复合材料具有比同类热固性材料具有更高的抗冲击性能（在某些情况下，差异可能高达抗冲击性的10倍）。

热塑性复合材料的另一个主要优点是其具有延展性。未加工的热塑性树脂在室温下是固态的，但当热压浸渍增强纤维时，会发生物理变化（不是化学反应导致永久的、不可逆的变化），这就是热塑性复合材料可以重新成形的原因。

例如，可以加热一个拉挤热塑性复合材料棒，并将其重新成型为一个具有曲率的结构。一旦冷却，曲线将保持，这对于热固性树脂而言是绝对不可能的。这一特性为热塑性复合材料产品在其原有用途结束后的回收利用提供了广阔的前景。

1.2 热塑性复合材料的缺点

虽然热塑性树脂可以通过加热使其具有可塑性，但由于热塑性树脂的自然状态是固态的，因此很难用增强纤维对其进行浸渍。必须将树脂加热到熔点，并施加压力以整合纤维，然后，必须冷却复合材料，同时仍处于压力下。必须使用特殊的工具、技术和设备，其中许多是昂贵的。与传统热固性复合材料制造相比，该工艺更复杂、成本更高。

2、热固性树脂的性能及常用

在热固性树脂中，未固化的树脂分子通过催化化学反应交联。通过这种化学反应，通常是放热反应，树脂分子彼此之间产生极强的键，树脂从液体变成固体。

一般来说，纤维增强聚合物（FRP）中使用长度大于等于1/4英寸的增强纤维。这些组分提高了力学性能，但是，尽管从技术上讲它们虽然被认为是纤维增强的复合材料，但是它们的强度几乎无法与连续纤维增强的复合材料相比。

传统的FRP复合材料使用热固性树脂作为基体，将结构纤维牢固地固定在原位。常见的热固性树脂包括：

• 聚酯树脂
  
• 乙烯基酯树脂
  
• 环氧树脂
  
• 酚醛树脂
  
• 氨基甲酸乙酯
  

目前最常用的热固性树脂是聚酯树脂，其次是乙烯基酯和环氧树脂。热固性树脂之所以受欢迎，是因为它们未经固化，在室温下处于液态，这使得增强纤维（如玻璃纤维、碳纤维或芳纶）可以容易被浸渍。

2.1 热固性树脂的优点

室温液体树脂相当容易操作，虽然它需要足够的通风已进行露天生产。在层压（封闭式模具制造）中，液体树脂可以使用真空泵或正压泵快速成型，从而实现批量生产。除了易于制造之外，热固性树脂还提供了很多物美价廉的产品，通常以较低的原材料成本生产出优质产品。

热固性树脂的优异特性包括：

• 优异的耐溶剂和腐蚀性
  

• 耐热、耐高温
  

• 高疲劳强度
  

• 量身定制的弹性
  

• 优异的附着力
  

• 出色的抛光和上漆质量
  

2.2 热固性树脂复合材料的缺点

热固性树脂一旦被催化就不能逆转或重新成形，这意味着一旦形成热固性复合材料，就不能改变其形状。因此，热固性复合材料的回收非常困难。热固性树脂本身不可回收，但是，一些公司已通过称为热解的厌氧工艺成功地从复合材料中去除了树脂，并且至少能够回收增强纤维。

（主要参考：Thought Co.）