拉擠成型工藝是指將粗紗和氈在牽引設(shè)備的拉引作用下經(jīng)過樹脂槽浸漬，然后進(jìn)入到加熱模具中固化，經(jīng)過切割形成最終制品。

采用拉擠工藝制造復(fù)合材料制品已有數(shù)十年歷史。拉擠工藝使用的傳統(tǒng)樹脂有聚酯、不飽和樹脂、酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂等。高度自動(dòng)化的拉擠成型技術(shù)能充分發(fā)揮纖維的力學(xué)性能，適用于連續(xù)生產(chǎn)樹脂基復(fù)合材料。

聚氨酯憑借其出色的力學(xué)性能、低壓成型、快速固化、無苯乙烯揮發(fā)等優(yōu)點(diǎn)從傳統(tǒng)樹脂中脫穎而出，成為樹脂基復(fù)合材料行業(yè)的“新寵”。

一、原材料

聚氨酯是以低聚物多元醇和異氰酸酯為主要原料合成的一種主鏈含有氨基甲酸酯基團(tuán)（-NHCOO-）的聚合物。與傳統(tǒng)樹脂相比，聚氨酯與增強(qiáng)材料的結(jié)合更好，因此抗沖擊性能、力學(xué)性能和耐候性優(yōu)異。

聚氨酯樹脂中不含苯乙烯等揮發(fā)物，完全滿足國家對(duì)“加強(qiáng)綠色產(chǎn)品應(yīng)用研發(fā)，推廣輕量化、低功耗技術(shù)工藝”的相關(guān)要求。

聚氨酯用于拉擠成型具有黏度低、成型速度更快的工藝優(yōu)勢(shì)。拉擠用聚氨酯樹脂典型的相關(guān)性能見下表?！?/span>

玻璃纖維作為性能優(yōu)異的無機(jī)纖維，是一種彈性模量高、拉伸強(qiáng)度大、斷裂伸長(zhǎng)率小的脆性材料，具有力學(xué)性能可設(shè)計(jì)的優(yōu)勢(shì)，可根據(jù)需要靈活設(shè)計(jì)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)來提高產(chǎn)品整體性能，被廣泛用于樹脂基復(fù)合材料的增強(qiáng)材料。下表為兩種玻璃纖維的主要性能。

  研究表明，玻璃纖維表面N元素含量的增加可明顯增大玻璃纖維與聚氨酯樹脂的結(jié)合力，這可能是因?yàn)楹倌軋F(tuán)會(huì)與聚氨酯樹脂中殘余的異氰酸酯反應(yīng)生成脲基，在兩相界面間起到化學(xué)鍵合作用。

碳纖維作為一種優(yōu)異的增強(qiáng)材料，具有比強(qiáng)度和比模量高、密度低、熱膨脹系數(shù)小、摩擦系數(shù)低、伸長(zhǎng)率低、耐低溫性能良好等優(yōu)點(diǎn)。可根據(jù)不同領(lǐng)域的應(yīng)用需求選取不同規(guī)格、不同性能的碳纖維。碳纖維的規(guī)格與性能見下表。

聚氨酯樹脂對(duì)纖維有良好的浸潤性，但若要兩者形成良好界面還需要更高的黏結(jié)強(qiáng)度。所以，在碳纖維的生產(chǎn)過程中，通常會(huì)對(duì)碳纖維進(jìn)行上漿處理。主要是防止纖維吸附空氣中的雜質(zhì)和水，保護(hù)纖維表面活性基團(tuán)；同時(shí)可提高纖維的集束功能，改善其浸潤性能，具有一定的補(bǔ)強(qiáng)作用。

但是，目前關(guān)于碳纖維增強(qiáng)聚氨酯樹脂基復(fù)合材料的研究，大多集中在短纖維。相比之下，連續(xù)碳纖維在聚氨酯基復(fù)合材料中應(yīng)用時(shí)，碳纖維的含量大大提高，與聚氨酯樹脂基體的界面面積大，界面結(jié)合力大，增強(qiáng)強(qiáng)度遠(yuǎn)比短纖維高。

除碳纖維與玻璃纖維外，常用的纖維增強(qiáng)材料還有玄武巖纖維、芳綸纖維等。

玄武巖纖維是以天然玄武巖礦石為原料制成的一種高性能纖維增強(qiáng)材料。玄武巖纖維的耐蝕性和化學(xué)穩(wěn)定性較高，而且使用溫度范圍廣，具有高隔熱隔音性。

纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料的主要原料是基體和增強(qiáng)材料，在實(shí)際生產(chǎn)中加入填料不但可改善復(fù)合材料性能和成型工藝性，還可降低生產(chǎn)成本，滿足外觀需求等。

此外還有一些輔料，如著色劑、脫模劑等。著色劑一般以顏料糊的形式使用；脫模劑應(yīng)具有極低的表面自由能，能均勻浸濕模具表面，以達(dá)到脫模效果。

二、連續(xù)纖維增強(qiáng)聚氨酯

復(fù)合材料的拉擠成型技術(shù)

拉擠成型始于20世紀(jì)50年代，目前仍處于高速發(fā)展階段，是一種將浸漬的連續(xù)纖維在牽引力的作用下，通過擠壓模具成型、固化，連續(xù)不斷地大規(guī)模生產(chǎn)各種截面尺寸不變線性型材的成型工藝。

連續(xù)纖維增強(qiáng)聚氨酯復(fù)合材料采用拉擠工藝成型，具有以下優(yōu)點(diǎn)：

①常使用玻纖無捻粗紗而非玻纖氈。降低了成本，還避免了因玻纖氈易破碎而影響生產(chǎn)。

②無需更換原有的拉擠設(shè)備，拉擠系統(tǒng)裝配簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)。

③纖維質(zhì)量分?jǐn)?shù)可達(dá)60%——90%，浸膠在張力下進(jìn)行，可充分發(fā)揮纖維的作用，制品強(qiáng)度更高。

④生產(chǎn)過程連續(xù)，長(zhǎng)度可任意切割。

⑤生產(chǎn)過程可完全自動(dòng)化控制，生產(chǎn)效率高?！　?/span>

克勞斯瑪菲集團(tuán)新的iPul拉擠系統(tǒng)已將生產(chǎn)速度從通常的0.5——1.5m/min提高到大約3m/min（實(shí)驗(yàn)室數(shù)據(jù)），為拉擠成型技術(shù)開辟了全新的市場(chǎng)。

在連續(xù)纖維增強(qiáng)聚氨酯復(fù)合材料拉擠成型過程中，可使用更多的增強(qiáng)纖維，使制品強(qiáng)度大幅提高，樹脂和纖維在性能上形成良好的優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)。因此，以聚氨酯樹脂為基體，采用拉擠成型工藝生產(chǎn)的纖維增強(qiáng)材料，具有如下性能和特點(diǎn)：

　　以拉擠工藝制備的聚氨酯附框?yàn)槔渲袩o需支撐骨架便具有優(yōu)異的力學(xué)性能，拉伸強(qiáng)度和比強(qiáng)度等性能是PVC（聚氯乙烯）塑料門窗的10倍以上，遠(yuǎn)大于鋁合金與鋼，而密度僅有鋼材密度的1/4，鋁合金密度的1/2。拉擠成型的纖維增強(qiáng)聚氨酯復(fù)合材料的性能見表。

玻璃纖維增強(qiáng)聚氨酯復(fù)合材料在室溫條件下，具有良好的耐強(qiáng)酸、強(qiáng)堿和高濃度鹽的特性，濕熱老化試驗(yàn)中其力學(xué)性能損失小于3%，具有良好的耐老化性能。

而且，用作建筑材料時(shí)可與建筑物同壽，表面不需做處理，對(duì)水泥漿等在堿性或酸性環(huán)境下有較強(qiáng)的耐腐蝕能力。

連續(xù)纖維增強(qiáng)聚氨酯復(fù)合材料的線性收縮率小于0.2%，與設(shè)計(jì)尺寸的偏差很小。此外，以拉擠工藝成型的聚氨酯復(fù)合材料門窗，線性膨脹系數(shù)遠(yuǎn)小于鋁合金和PVC塑料，而與建筑墻體接近，有效地避免了由于熱脹冷縮引起的裂縫出現(xiàn)，提高了密封性和保溫性能。

連續(xù)纖維聚氨酯拉擠成型中高的纖維含量賦予復(fù)合材料優(yōu)異的機(jī)械性能，優(yōu)選的纖維質(zhì)量分?jǐn)?shù)在60%——90%。聚氨酯樹脂的性能具有較強(qiáng)的可設(shè)計(jì)性，不同原料配方及助劑所得制品的性能也不同。

資料來源于：復(fù)材應(yīng)用技術(shù)

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