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熱塑性碳纖維復(fù)合材料將成為未來碳纖維的新起點(diǎn)

嘉峪檢測網(wǎng)        2020-02-04 11:07

熱塑性碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料除了在密度低、比強(qiáng)度、比剛度、耐腐蝕、可設(shè)計(jì)性等方面與熱固性碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料具有同等優(yōu)勢外,更具有預(yù)浸料無限存儲期、生產(chǎn)效率高、廢料可再生利用等特殊優(yōu)勢,更適合于現(xiàn)代化工業(yè)大生產(chǎn)的高要求。

 

從1983年英國ICI公司首次開發(fā)出高性能熱塑性碳纖維增強(qiáng)聚醚醚酮復(fù)合材料開始,時至今日已有三十多年。雖然熱固性碳纖維復(fù)合材料的應(yīng)用種類和市場在不斷擴(kuò)大,但是國內(nèi)的熱塑性碳纖維復(fù)合材料發(fā)展卻過于遲緩。

 

這不僅是因?yàn)槲覀儎倓偞蚱屏藝鈱μ祭w維生產(chǎn)技術(shù)的封鎖,普通的熱固性碳纖維復(fù)合材料的應(yīng)用仍處于起步階段,更因?yàn)闊崴苄蕴祭w維復(fù)合材料的預(yù)浸料生產(chǎn)技術(shù)和制造工藝要求都比較高,一般的碳纖維下游企業(yè)尚未有能力或者不敢貿(mào)然涉入。

 

相對于熱塑性碳纖維復(fù)合材料,熱固性碳纖維復(fù)合材料因?yàn)榉e淀了一定的經(jīng)驗(yàn),并順應(yīng)需求衍生出一系列不同的復(fù)合材料體系??梢哉f,從預(yù)浸料供應(yīng)到生產(chǎn)設(shè)備,再到應(yīng)用市場都已經(jīng)相對成熟。而熱塑性碳纖維復(fù)合材料從生產(chǎn)設(shè)備到制造工藝都沒有現(xiàn)成的儲備可以利用,一切都要自己從頭摸索。

 

雖然障礙重重,但是市場對熱塑性碳纖維復(fù)合材料的客觀需求促使國內(nèi)碳纖維下游企業(yè)放眼未來,通過熱塑性碳纖維復(fù)合材料的開發(fā)和利用開辟出碳纖維應(yīng)用的新途徑。開展針對熱塑性碳纖維發(fā)研發(fā)項(xiàng)目,在多年的熱固性碳纖維復(fù)合材料的應(yīng)用基礎(chǔ)上,向著高性能熱塑性碳纖維復(fù)合材料勇敢地邁出了前進(jìn)的步伐。

 

熱固性碳纖維復(fù)合材料無論是性能方面還是成本和生產(chǎn)效率方面都不能完全滿足市場的需求。例如,航空產(chǎn)品結(jié)構(gòu)件需要較高的損傷容限,環(huán)氧樹脂等熱固性樹脂基體的許用應(yīng)變值(GIC值)很低,要有效減輕結(jié)構(gòu)重量,充分發(fā)揮出復(fù)合材料的優(yōu)越性,許用應(yīng)變值必須得到大幅度提高。

 

高性能的熱塑性樹脂如聚醚醚酮的GIC值約為環(huán)氧樹脂的十倍,而且熱塑性樹脂對碳纖維有更好的粘附性,本身的吸濕性更低,耐高溫性更好。因而,碳纖維增強(qiáng)的peek復(fù)合材料不僅被飛機(jī)用作結(jié)構(gòu)材料,更被廣泛用于骨外科固定支架等醫(yī)療器械中。

 

目前,熱塑性碳纖維復(fù)合材料的應(yīng)用市場主要在航天航空、汽車、工業(yè)制造、醫(yī)療器械等領(lǐng)域,對整個復(fù)合材料市場來說占有份額還非常小,大規(guī)模應(yīng)用的局面尚未形成。但是從長期的角度看,隨著熱塑性碳纖維復(fù)合材料在成型工藝和應(yīng)用技術(shù)方面的不斷提升,市場對熱塑性碳纖維復(fù)合材料的需求將遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過熱固性碳纖維復(fù)合材料。

 

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來源:Internet

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