一文简要了解纤维拉挤成型工艺的历史、 制造工艺、特点及应用

拉挤成型（Pultrusion Process）是一种纤维复合材料常见的制造方法，它是利用纤维增强材料和树脂基体产生恒定横截面轮廓的连续过程。

01拉挤成型工艺的简史

作为复合材料技术发明和发展的主要人物之一，一个名叫Brant Goldsworthy的人发明了拉挤工艺。在第二次世界大战期间，他为美国陆军提供物资的一家飞机公司工作时，提出了将各种材料结合在一起制造更坚固的塑料的想法。

他的试验非常成功，最终决定自己开设公司，在复合材料领域取得了多项进展，并创造了一些比以前看到的任何塑料都更坚固的塑料。

02拉挤成型的制造工艺

拉挤工艺是指生产具有恒定横截面的连续长度的纤维增强聚合物的制造工艺。在此过程中，增强纤维、液体拉挤树脂、颜料和其他原材料通常通过加热模具拉伸，将其转化为FRP复合材料产品。

步骤1：将原材料送入导槽

拉挤工艺包括通过加热模具拉动必要的原材料，这意味着增强纤维需要呈连续形式。在大多数情况下，要么使用粗纱的长丝卷，要么使用连续股毡。它们提供所需的拉伸强度，以将其余的纤维增强体拉过模具。

也就是说，第一个拉挤工艺步骤涉及通过导纱器将连续长丝或毡送入机器。在导纱器中，粗纱长丝通常通过张紧器，然后成型为成品。因此，制造商在将粗纱送入导轨时保持最大的精度至关重要，因为这决定了最终型材的强度和质量。

步骤2：在树脂浴中浸渍纤维

增强的纤维或毡经过浸湿槽进行树脂浸渍。成型导轨可以放置在树脂浴之前、之内或之后。浸湿浴通常含有树脂，最常见的是聚酯或乙烯基酯、颜料、填料，以及有助于固化的催化剂。

最常见的一种是开放式树脂填充槽，槽内通常有分离条，因此粗纱被引导到浸渍条的上方和下方。它被认为是标准的树脂浸渍方法，因为它具有成本效益，并且可以生产高质量的型材。

另一种类型的浸湿浴也包括开放式填充浴；唯一的区别是钢筋不会上下移动。因此，它更适合垂直增强材料如垫子和面纱，因为它们在整个过程中保持水平位置，是生产中空拉挤复合材料制品的理想设备。

步骤3：加热/固化

树脂浸渍的增强纤维然后经过加热模具。这一步也很关键，因为它是形成最终轮廓的地方。当浸渍增强材料暴露在加热模具中时，交联过程开始，并逐渐固化。

必须注意的是，交联过程是放热的。这意味着一旦启动，它会导致树脂的温度超过模具的温度。这通常发生在加热过程即将结束时，反过来，树脂会自然地从模具中抽出。

因此，保持最佳温度非常重要。如果温度过高，复合材料中会出现裂纹。另一方面，如果温度不够热，树脂将无法实现完全交联。无论哪种方式，结果都是产生质量较差的复合型材。

步骤4：分开

如前所述，分离在使用牵引机构的加热模具过程结束时开始。为此，许多制造商通常使用往复式液压夹具拉拔器。

分离后，通常使用自动锯将固化型材切割至所需长度。这通常是最后的拉挤工艺步骤，在此之后，固化型材可以在工厂进行二次加工，也可以包装并运给客户。

03拉挤成型的特点

一般来说，与目前市场上其他类型的制造技术相比，拉挤制造工艺在经济上更具吸引力、更方便、更高效。

拉挤成型还可以生产高质量、无误差的复合材料，这确保了与其他老式产品相比，所生产的产品具有更长的使用寿命。正因为如此，近年来它变得越来越受欢迎且需求量很大。

04拉挤工艺的应用

拉挤成型制品包括各种杆棒、平板、空心管及型材，应用范围非常广泛，包括以下几个方面：

1、电气市场

这是拉挤成型应用最早的市场，目前成功开发应用的产品有：电缆桥架、梯架、支架、绝缘梯、变压器隔离棒、电机槽楔、路灯柱、电铁第三轨护板、光纤电缆芯材等。在这个市场中还有许多值得进一步开发的产品。

2、化工、防腐市场

化工防腐是拉挤成型的一大用户，成功应用有：玻璃钢抽油杆、冷却塔支架、海上采油设备平台、行走格栅、楼梯扶手及支架、各种化学腐蚀环境下的结构支架、水处理厂盖板等。

3、消费娱乐市场

这是一个潜力巨大的市场，目前开发应用的有：钓鱼竿、帐篷杆、雨伞骨架、旗杆、工具手柄、灯柱、栏杆、扶手、楼梯、无线电天线、游艇码头、园林工具及附件。

4、建筑市场

在建筑市场拉挤成型已渗入传统材料的市场，如：门窗、混凝土模板、脚手架、楼梯扶手、房屋隔间墙板、筋材、装饰材料等。值得注意的是筋材和装饰材料将有很大的上升空间。

5、道路交通市场

成功应用的有：高速公路两侧隔离栏、道路标志牌、人行天桥、隔音壁、冷藏车构件等。

6、风电市场

在风电领域，主要采用拉挤工艺成型一定厚度的复合材料片材，然后通过真空灌注或预浸料工艺在模具上成型叶片主梁；或直接在平台上堆砌并捆绑成预制体后放置在壳体相应位置中，与壳体一体灌注成型。与其他技术相比，拉挤片材主梁铺放技术具有效率高、质量波动小、成本低等特点，可有效提高产品的强度和模量，是今后叶片主梁发展的一个趋势。