熱塑性碳纖維應用的三種發展趨勢

 隨著應用市場的不斷擴展,熱固性樹脂基碳纖維復合材料逐漸顯現出自身的局限性,其在耐磨、耐高溫等方面無法完全滿足高端應用需求。在此情況下,熱塑性樹脂基碳纖維復合材料的地位逐漸上升,成為先進復合材料的新興力量。近年來,國產碳纖維技術取得了突飛猛進的發展,熱塑性碳纖維復合材料的應用技術也隨之得到了進一步推動。

總的來說,熱塑性碳纖維應用有三種趨勢:

從粉末碳纖維增強向連續碳纖維增強形式發展:

 

碳纖維熱塑性復合材料按增強纖維的形式可分為粉末碳纖維、短切碳纖維、單向連續碳纖維和織物碳纖維增強等不同種類。復合材料在遇到彎曲或剪切破壞時存在纖維從基體中拔出的過程,增強纖維越長,在拔出時吸收的外加載荷所提供的能量就越多,復合材料的整體強度就越高。

因此,相比于粉末或短切碳纖維增強熱塑性復合材料,連續碳纖維增強熱塑性復合材料具有更好的性能優勢。國內應用最多的注塑成型工藝采用的還是粉末或短切碳纖維增強的形式,制品的性能存在一定的局限性,當使用連續碳纖維增強形式時,熱塑性碳纖維復合材料將迎來更寬闊的應用空間。

 

從低端熱塑性樹脂向中高端熱塑性樹脂基體發展:

 

熱塑性樹脂基體在熔融過程中表現出高黏度特征,這種高黏度樹脂基體通常是難以充分浸潤碳纖維材料的,而浸潤程度與預浸料的性能表現密切相關。

為了進一步提升浸潤度,必須采用復合材料改性技術,并對原有的展纖裝置和樹脂擠出設備進行改進,在延展碳纖維原絲絲束寬度的同時,增加樹脂的持續擠出量,改善熱塑性樹脂對碳纖維的浸潤效果,有效保證連續碳纖維增強熱塑性預浸料的性能。有必要將連續碳纖維熱塑性復合材料的樹脂基體從PPS、PA這類低端熱塑性樹脂向PI、PEEK這些中高端樹脂延伸。

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從實驗室手工制作向穩定量產化發展:

 

從實驗室小量實驗成功到車間穩定量產,這中間最為關鍵的是生產設備的設計與調整。連續碳纖維增強熱塑性預浸料能否實現穩定量產,不僅要看日均產量,更重要的衡量標準是看預浸料的質量是否穩定,即看預浸料中樹脂含量是否可控且比例合適,看預浸料中碳纖維是否分布均勻且浸潤透徹,看預浸料是否表面光滑且尺寸精準。為了兼具“質”和“量”,很可能要經過成百上千次調整,才達到了穩定量產的最終目標。


熱塑性復合材料應用技術研討會

熱塑性復合材料具有可回收、輕質、成型效率高等優點,在航空、汽車、體育器材、建筑等領域具有廣泛的應用前景,成為復合材料發展的重點方向。中國復合材料工業協會定于2024年4月26日至27日在浙江·杭州召開“熱塑性復合材料應用技術研討會”,會議以“綠色創新引領,鑄就新質生產力”為主題,圍繞熱塑性復合材料的研發、生產、應用等方面展開深入研討,旨在促進該行業的技術創新和產業升級。為行業同仁搭建一個交流合作、共謀發展的平臺,我們期待與各位領導、專家和行業同仁共同探討熱塑性復合材料的未來發展。誠摯邀請您及貴公司代表出席!


會議議題

擬主題報告

  • PMMA在大型風電葉片中的應用與思考;

  • 連續熱塑性復合材料最新發展動態;

  • 熱塑性復合材料結構件在汽車輕量化中的應用;

  • 高性能熱塑性復合材料在航空中的最新應用;

  • 熱塑性復合材料在夾芯結構中的應用;

  • PEEK預浸料發展及趨勢分析;

  • 碳纖維熱塑性復合材料最新應用及發展;

  • 3D打印在熱塑性復合材料中的應用案例分享;

  • 熱塑性預浸帶在氫氣瓶生產工藝中的應用;

  • 熱塑性復合材料在建筑中應用;

  • 熱塑性復合材料在汽車裝飾件的應用;

  • 熱塑性復合材料在3C中的應用。


“熱塑性復合材料在JEC最新應用”對話環節

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