過去,熱塑性碳纖維複合材料主要應用(yòng)於航天航空(kōng)領域,例如用於直升(shēng)機的地板、機身結構、固定機翼、尾翼以及垂尾根部的整流罩等部位。隨著許多高端領域對(duì)高性能複(fù)合材料的要求越來越高(gāo),熱塑性碳纖維複合材料開(kāi)始逐步展現出自身的特殊優勢,為越來越多的產業提供(gòng)零部件服務。

(圖示:碳纖維複合材(cái)料)
與熱固性碳纖維複合材料不同,熱塑性碳纖維複合材料(liào)在樹脂基體、工藝(yì)流程和性能方麵(miàn)存在一定的(de)差異。首先,熱固性碳纖維(wéi)複合材料大多采(cǎi)用環氧樹脂等作為樹脂基體,而熱(rè)塑(sù)性碳纖維(wéi)複合材(cái)料包括聚酰(xiān)胺(PA)、聚醚醚酮(tóng)(PEEK)、PPS、聚酰亞胺(PI)、聚醚(mí)酰亞胺(PAI)等,熱塑性樹(shù)脂不受儲存期限製、不需低溫貯存,具有良(liáng)好的可(kě)循環性、可回收(shōu)和重複利用。
熱塑性樹脂的成型過程主要是一個簡單的熔融和凝膠的過程,即將材(cái)料加(jiā)熱到一定的熔點,然後凝固,待冷卻後就可以基本成型,如果需要,隻要再次加溫就可以(yǐ)實現二次成型(xíng),這與熱固性碳纖維複合材料製(zhì)品(pǐn)的(de)成(chéng)型隻能是一次性的不同。
熱固性碳纖維複合(hé)材料(liào)在製作過程中發生的(de)是(shì)化學反應,生產周期長達幾個小時,而熱塑性(xìng)碳纖維複合材料的製作過程是一個相變過程,生產周(zhōu)期隻需(xū)要幾分鍾到幾十分(fèn)鍾。因為生產周期相(xiàng)對縮短很多,所以生產效率就會成倍提高,不僅(jǐn)可以實現批量生產(chǎn),更有實現自動化連續生產的條件。
不過,製作熱塑性碳纖維複合材料製品對工藝要求更高。蘇州www.91複材在成立之初就設立了有(yǒu)關(guān)熱塑性碳纖(xiān)維複合材料的(de)研究(jiū)項目,並取得了(le)一(yī)些研究成果,根據www.91複材的介紹,熱塑性碳纖(xiān)維(wéi)複合材料一般至少需要400℃以上的加工溫度,而普通的環氧碳纖維(wéi)複合材料隻需要200℃以上就可以實現。
熱塑性樹脂在(zài)性能方麵(miàn)具有一定的優勢,例如聚醚醚酮的GIC值大約是熱固性環氧樹脂(zhī)的十倍。在樹脂基複合材料中,樹脂起到固定纖維的作用,同時分擔纖維傳遞的應力,複合材料的熱性能、耐腐蝕性能及(jí)加工性能等(děng)均由其體現。為了增加材料的強度、剛度等,通(tōng)過選擇碳纖維材料作(zuò)為增(zēng)強體,輔以不同(tóng)的添加(jiā)劑種類,以合適的配比、碳纖維鋪層數(shù)量與方式、成型方法,製備出具有(yǒu)特(tè)殊性能的(de)熱塑性碳纖維複合新材料。
目前,國內的市場還多以熱固性碳纖維(wéi)複合材料製(zhì)品為主,能夠生產(chǎn)熱塑性碳纖維複合材料的廠家為數不(bú)多,而且多集中(zhōng)在尼龍、PPS等較為普通的熱塑性複合材料方麵,在peek、PI等先進熱塑性樹脂與碳纖(xiān)維結合方麵還(hái)停留(liú)在研(yán)究(jiū)階段,市場(chǎng)上的需求(qiú)還依靠進口來滿足。
以PEEK、PI樹(shù)脂(zhī)為基體的熱塑性碳纖維複合材料產品展現出密度低、強度高、耐高溫、抗衝擊(jī)韌性好、抗疲勞性好、可(kě)回收再循環使用、加工成型快等性能優勢(shì),可以在(zài)一定程度上替代輕質金屬材料,如鋁鎂合金等,將在航空、軍工、電子、醫療器械、高端製造業等領域中發揮出特殊的作用。(推薦閱讀:碳纖維增強熱塑性複合材料的(de)幾種常用成型工藝)