熱塑性碳纖維複合材料應用的國際差距正在縮小

熱塑性碳纖維複合材料應用的國際差距正在縮小

一直以來,日本、美國等發達國家對碳纖維增強熱塑性複合材料的開發和應用比我國要領先得多,不同類型的熱塑性碳纖維在航天航空、交通運輸、電子電器、智能機械、高端醫療等不同領域都有成熟的應用。作為高性能輕量化的先進複合材料,熱塑性碳纖維比常見的熱固性碳纖維的優勢更加明顯,除成型週期短、可回收利用外,其常常採用高端工程塑料作為樹脂基體,整體性能方面遠優於熱固性樹脂,因此從長遠發展角度看,比熱固性碳纖維複合材料擁有更廣泛的應用空間。

典型的碳纖維增強熱塑性複合材料:

碳纖維增強PA:聚酰胺樹脂PA是具有許多重複的酰胺基線型熱塑性樹脂的總稱,俗稱尼龍,具體的型號有PA6、PA1010等。PA6本身就是性能優異的工程塑料,但吸溼性大,製品尺寸穩定性不夠理想,強度和硬度也不如金屬。採用碳纖維增強的PA基複合材料,除使PA具有優異的力學性能外,還可以使其具有優良的導電性能、耐摩擦性和自潤滑性,被用於需要耐摩擦和電磁屏蔽的環境下。既可以作為結構材料承受載荷,又可以作為功能材料。

碳纖維增強PPS:PPS是一種半結晶熱塑性樹脂,具有卓越的力學性能、耐化學侵蝕性、阻燃性等。碳纖維的增強方式對PPS的性能影響也非常明顯,在50%比例以下範圍內,碳纖維在熱塑性複合材料中的體積比越大,複合材料所呈現出的力學性能越高。

熱塑性碳纖維複合材料應用的國際差距正在縮小

PPS顆粒

碳纖維增強PI:PI具有突出的熱穩定性,良好的抗衝擊、抗輻射和耐溶劑性能,在高溫、高低壓和高速等極端環境下具有優異的耐摩擦耐磨損性能。經過碳纖維增強後的PI複合材料在耐摩擦等性能方面可以進一步得到提升,複合材料的應用價值隨之加大。

連續碳纖維增強熱塑性複合材料:

採用雙螺桿擠出方式製備短碳纖維預浸料,可以注塑成型,也可以與熱塑性樹脂混合起來直接熱壓成型,但是採用這些增強方式的成品性能都不能與連續碳纖維增強的產品相比。無錫智上新材採用熔融浸漬的方法制備連續碳纖維增強熱塑性預浸帶,然後再熱壓成型,其成品性能更為突出。

熱塑性碳纖維複合材料應用的國際差距正在縮小

熱塑性碳纖維複合材料

連續性的碳纖維在熱塑性複合材料中排列分佈得比較均勻,顯著提高了複合材料的力學性能,比剛度和比強度更高,拉伸、彎曲和抗衝擊性等也有明顯提升,材料耐疲勞、耐磨、阻尼性、耐蠕變性優良,在高溫和潮溼的環境中尺寸穩定性好,能有效保障製件的精度,適用於航空、汽車等高性能部件。

熱塑性碳纖維複合材料應用的國際差距正在縮小

連續碳纖維增強熱塑性複合材料

熱塑性樹脂的高黏度特性決定了連續碳纖維增強熱塑性複合材料的成型條件更加嚴苟,高溫、高壓對設備和製作都提出了更高要求。同時由於熱塑性樹脂浸漬纖維困難,目前在製品的尺寸大小與複雜程度上都存在一定的限制。不過,通過設備改進和工藝的不斷優化,無錫智上新材料在連續碳纖維增強熱塑性複合材料預浸帶製備方面積極地走在了國內同行前列,無論是預浸帶的寬幅、還是生產效率都在盡力縮小與國際先進水平之間的差距。


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