孙胜然 吴东乐 罗嘉倩 许 跃 刘 文 徐凯丽

（1.中国制浆造纸研究院有限公司，北京，100102；2.制浆造纸国家工程实验室，北京，100102）

短切碳纤维增强热塑性（CCFRTP）复合材料是目前受到广泛关注的一类复合材料，具有加工性能好、比强度高、密度低等优点［1］。CCFRTP复合材料的性能不仅与热塑性基体的性能有关，还受到增强纤维长度、含量和取向等参数的影响［1-6］。湿法造纸技术结合热压模塑工艺制备CCFRTP复合材料，具有优异、高效的特点，有利于提高纤维在基体中的分散性并控制其在基体中的取向分布，从而提高复合材料的性能［2］。

目前，有很多关于预测CCFRTP复合材料性能的方法和模型研究。Andriyana等［1］将基体中的局部纤维取向考虑在内，为注塑成型的CCFRTP复合材料建立了机械性能的数学模型。Wan等［4］研究了不同方式制备的CCFRTP复合材料拉伸性能与其纤维长径比的关系；在此研究中，Mori-Tanaka模型可以成功预测基体中的带状材料长度对复合材料拉伸性能的影响，并且可根据计算机模拟预测结果计算出增强带状材料的最佳长度。Hashimoto等［3］提出了一种新的预测方法——逐层分析方法（LWM），用于预测具有任意纤维取向角的不连续纤维增强复合材料的拉伸强度。目前，CCFRTP复合材料的相关数学模型研究通常都基于Mori-Tanaka给出的模型［7］。综上可知，有效的预测方法可为CCFRTP复合材料的生产制备提供参考。

由于可控变量较多，开发造纸法制备CCFRTP复合材料的工艺实验步骤繁复，研发成本较高，而利用计算机仿真模拟，分析实验过程中增强纤维的可控变量对材料性能的影响，可大大提高研发速度，并为CCFRTP复合材料其他制备方法的研究提供帮助。……