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在連續(xù)碳纖維增強(qiáng)熱塑性預(yù)浸料方面的探索中生動(dòng)演示出熱塑性碳纖維應(yīng)用的三種趨勢(shì)：
一是從粉末碳纖維增強(qiáng)向連續(xù)碳纖維增強(qiáng)形式發(fā)展
碳纖維熱塑性復(fù)合材料按增強(qiáng)纖維的形式可分為粉末碳纖維、短切碳纖維、單向連續(xù)碳纖維和織物碳纖維增強(qiáng)等不同種類(lèi)。復(fù)合材料在遇到彎曲或剪切破壞時(shí)存在纖維從基體中拔出的過(guò)程，增強(qiáng)纖維越長(zhǎng)，在拔出時(shí)吸收的外加載荷所提供的能量就越多，復(fù)合材料的整體強(qiáng)度就越高。因此，相比于粉末或短切碳纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料，連續(xù)碳纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料具有更好的性能優(yōu)勢(shì)。國(guó)內(nèi)應(yīng)用多的注塑成型工藝采用的還是粉末或短切碳纖維增強(qiáng)的形式，制品的性能存在一定的局限性，當(dāng)使用連續(xù)碳纖維增強(qiáng)形式時(shí)，熱塑性碳纖維復(fù)合材料將迎來(lái)更寬闊的應(yīng)用空間。
二是從低端熱塑性樹(shù)脂向中高端熱塑性樹(shù)脂基體發(fā)展
熱塑性樹(shù)脂基體在熔融過(guò)程中表現(xiàn)出高黏度特征，這種高黏度樹(shù)脂基體通常是難以充分浸潤(rùn)碳纖維材料的，而浸潤(rùn)程度與預(yù)浸料的性能表現(xiàn)密切相關(guān)。為了進(jìn)一步提升浸潤(rùn)度，采用了復(fù)合材料改性技術(shù)，并對(duì)原有的展纖裝置和樹(shù)脂擠出設(shè)備進(jìn)行了改進(jìn)，在延展碳纖維原絲絲束寬度的同時(shí)，增加樹(shù)脂的持續(xù)擠出量，明顯改善了熱塑性樹(shù)脂對(duì)碳纖維的浸潤(rùn)效果，有效保證了連續(xù)碳纖維增強(qiáng)熱塑性預(yù)浸料的性能。成功地將連續(xù)碳纖維熱塑性復(fù)合材料的樹(shù)脂基體從PPS、PA這類(lèi)低端熱塑性樹(shù)脂向PI、PEEK這些中高端樹(shù)脂延伸。
三是從實(shí)驗(yàn)室手工制作向穩(wěn)定量產(chǎn)化發(fā)展
從實(shí)驗(yàn)室小量實(shí)驗(yàn)成功到車(chē)間穩(wěn)定量產(chǎn)，這中間為關(guān)鍵的是生產(chǎn)設(shè)備的設(shè)計(jì)與調(diào)整。連續(xù)碳纖維增強(qiáng)熱塑性預(yù)浸料能否實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定量產(chǎn)，不僅要看日均產(chǎn)量，更重要的衡量標(biāo)準(zhǔn)是看預(yù)浸料的質(zhì)量是否穩(wěn)定，即看預(yù)浸料中樹(shù)脂含量是否可控且比例合適，看預(yù)浸料中碳纖維是否分布均勻且浸潤(rùn)透徹，看預(yù)浸料是否表面光滑且尺寸精準(zhǔn)。為了兼具“質(zhì)”和“量”，無(wú)錫智上新材歷經(jīng)三載，經(jīng)過(guò)成百上千次調(diào)整，才達(dá)到了穩(wěn)定量產(chǎn)的終目標(biāo)。目前量產(chǎn)化的連續(xù)碳纖維增強(qiáng)熱塑性預(yù)浸帶寬幅可以達(dá)到40-60cm。