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熱塑性碳纖維復合材料優勢比較及應用展望

2018-11-06 11:53:43 作者：本網整理來源：復合材料先行者分享至：

碳纖維材料是在上世紀六十年代末才首次投入市場，我國掌握碳纖維材料生產技術也是近十年的事情，但碳纖維材料憑借其獨特的性能優勢——高比強度、高比模量、耐磨、導電性、長期受力不發生蠕變和疲勞、X射線透過性好、尺寸穩定、熱膨脹系數小、耐腐蝕、耐高溫等等特點，成為性能廣、用途多的增強纖維之一，廣泛用于宇航、衛星、精密儀器、民用、火箭、飛機、X射線裝置、醫學等各個領域。

迄今為止，國內正在應用的碳纖維增強復合材料還是以環氧樹脂為基體的熱固性復合材料為主，然而，由于基體樹脂本身所具有的缺陷，直接影響到這類碳纖維增強熱固性復合材料在高溫濕態環境中的力學性能表現，在滿足高端應用需求時存在障礙。

熱塑性復合材料自上世紀70年代初被開發以來，越來越受到各國重視，相關的研究及應用都十分活躍。航天、航空、汽車、化工、電子電器等領域均是熱塑性復合材料應用和發展速度較快的領域。特別是近10年來，每年的消費量均以25%的速度增長，發展速度比熱固性復合材料高數倍。

與熱固性碳纖維復合材料相比，熱塑性碳纖維復合材料具有以下的應用優勢：韌性比較高、損傷容限大、介電常數比較好、維修方便、有類似于金屬的加工特性、成本低等優點。從制作工藝角度看，熱塑性碳纖維復合材料的原材料儲存期不受限制、不需低溫貯存、成型加工周期比較短、成型不需要熱壓罐等大型專用設備，尤其是它所具有的良好的可循環性、可回收、可重復利用和不污染環境等特性很好地適應了當今世界對材料產業所提出的環保要求。

因此，過去以熱固性碳纖維復合材料制品為主要方向的下游廠商開始轉變目光，把更多的資源傾向于發展熱塑性碳纖維復合材料制品方面。通過碳纖維無人機、大型碳纖維輥軸、碳纖維機械臂等熱固性碳纖維復合材料產品在新工業領域建立地位的無錫智上新材料科技有限公司，計劃在三年內，調整企業的產業結構，將熱塑性碳纖維復合材料作為重點發展對象，大力推進碳纖維增強PEEK、PI、PPS等熱塑性碳纖維復合材料在高端醫療、精密機械、軌道交通和航空航天等領域的應用。

從短期看，碳纖維熱塑性復合材料的大批量市場應用尚未成熟，還有大面積的應用市場有待開發，但是隨著碳纖維熱塑性復合材料制品在工藝及質量穩定性、產品系列化、規格化與國外同類技術水平等方面差距的不斷縮小，相信只要緊密圍繞新興產業的巨大需求，抓住發展機遇，持續推進原料生產技術進步，加大碳纖維熱塑性復合材料體系、加工工藝、應用水平的研究，提高對系列化產品開發、市場培育等環節的支持力度，國內的碳纖維熱塑性復合材料產業必將迎來一個新的發展階段。

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責任編輯：韓鑫

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