由於環(huán)境汙染和資源回收再利用問題引發了全球範圍的重(chóng)視,已得到廣泛(fàn)應用的碳纖維熱固性樹脂基複合材(cái)料也在一定程度上受到了衝擊。韌性、耐濕、耐(nài)腐(fǔ)蝕性好(hǎo),損(sǔn)傷容限比較高,易成型,特別是可以(yǐ)二次加工,能夠回收再(zài)利用的碳纖維增強熱塑性複合材料隨(suí)之得到了業內的青(qīng)睞。
(圖示:碳纖維材料)
根據(jù)熱塑性(xìng)樹脂基體的不同,碳纖維增強熱塑性複合材(cái)料主要分為三大類:碳纖維增強特種工程塑料、碳纖維增強工程塑料、碳(tàn)纖維增強通用塑料。其中,特種(zhǒng)工程塑料與工程塑料及通用塑料相比,擁有更優越的力學強度,其耐熱及耐(nài)腐蝕等特性表現更好,可以(yǐ)應用於航空軍工、汽車製造、高端工業等(děng)領域。
歐、美、日等發達國家在此(cǐ)領域明顯處於前沿地位,研究和開發(fā)比較多的特種工程塑料有PEEK、PPS、PI、PEKK、PSF、PES、PPSU等。相比而言,我國目前還以增強工程塑(sù)料或通用塑料為主,如PP等,在以特(tè)種工程塑料為基體的(de)增強型複合材料方麵發展相對滯後(hòu),對連續碳纖維(wéi)增強特種工程(chéng)塑料的應用(yòng)更是少(shǎo)之又少,大多數仍處於研發階段。
以碳纖維增強熱(rè)塑性預浸帶為(wéi)例,碳纖維增強工程塑料(liào)UDTP,其強度超過超高強度鋼(拉伸強(qiáng)度≥1620MPa)至少一半,碳纖維賦予了熱塑性樹脂基體以極高的拉伸(shēn)強度和(hé)彈性模量,這種預浸帶的製備是連續碳纖維增強熱塑性複材製品(pǐn)量產化的基礎。
但是,碳纖維增強熱塑性(xìng)複合材料預浸料的製備涉及機械設計、製造、高分子材料加工、改性及複合材料製備等多方麵的技術知識,多個領域的跨越與融合成為限定碳纖維(wéi)增(zēng)強熱塑性高端複合材料應用和發展的主要瓶頸。
另外(wài),高端特種工程塑料本身也是(shì)一個製約因素。在2018年初全球規模最大的複(fù)合材料國(guó)際展覽會舉行時,國際上擁有一定商業規模的PEKK的生產廠(chǎng)商還局限於(yú)法國阿科瑪(mǎ)公司、印度Rallis公司等數個品牌商(shāng),中國也僅有一家企業榜上有名。
從全球範圍看,碳纖維增強熱(rè)塑性(xìng)複(fù)合材料的研發和應用(yòng)已經起步,但(dàn)是少數發達(dá)國家(jiā)與大多數發展中(zhōng)國(guó)家之間的差距(jù)依然很(hěn)大。目前,有關碳纖維增強(qiáng)熱塑性(xìng)複合材料的製備及鋪放(fàng)技術(shù)主要掌握在美、德、荷、日等發達國家手中,尤其是被日本(běn)帝人、美國赫氏和杜邦、德國贏創、荷蘭帝斯曼、法國阿柯瑪、比利(lì)時蘇威等國際化工材料(liào)巨頭所壟斷。
並且,發達國家在相關的預浸料及製品製造技術方麵已經逐步實(shí)現量產化,而(ér)國內(nèi)僅有少數幾個企業涉足,大型的龍頭型企業的關注點(diǎn)仍在碳纖維原絲的生產方麵,至於下遊的應用,尚未得到細化和深入。
不過,今年從國內一家從(cóng)熱固性碳纖維複合材料向熱塑性碳纖維複合材(cái)料轉型的下遊企業——蘇州www.91複合材料有限公司(sī)傳出喜訊,由(yóu)其研發團隊自主研發的熱塑性連續碳纖維(wéi)增強PPS預浸帶,已完(wán)全實(shí)現量產。
預計明年聯合複合材料製備的機械商,建立連續碳纖維(wéi)增強熱塑性(xìng)複材預浸帶及製品的(de)生產線,這對縮小連續(xù)碳纖維增強高(gāo)端熱塑性複合材料產品(pǐn)技術上的差距有積極(jí)的影響。