熱塑性碳纖維未來發(fā)展的3種趨勢(shì)
碳纖維是一種不可多得的高性能新材料，它也有性能高低之分，具體需要看制備原絲的材料和工藝。將碳纖維與樹脂基體材料融合，形成的碳纖維復(fù)合材料是當(dāng)下較為可靠的應(yīng)用方式。根據(jù)樹脂的不同，主要?jiǎng)澐殖鰺峁绦院?a href="http://www.jinzhi899.com/resu/">熱塑性碳纖維，熱塑性碳纖維更是被寄予厚望，有望成為未來碳纖維產(chǎn)業(yè)的支柱。
熱塑性碳纖維未來發(fā)展的3種趨勢(shì)
熱塑性碳纖維在性能表現(xiàn)上更出色，同時(shí)還具備回收重塑的特性，所以國(guó)內(nèi)外的碳纖維產(chǎn)業(yè)才會(huì)將它視為未來的產(chǎn)業(yè)支柱。其實(shí)熱塑性碳纖維也是在逐步發(fā)展的，而目前還處于較為基礎(chǔ)的環(huán)節(jié)，需要攻克較多難題，才能將熱塑性碳纖維材料發(fā)展成熟。熱塑性碳纖維復(fù)合材料的發(fā)展是以實(shí)際應(yīng)用為目的的，因此下面的3種發(fā)展趨勢(shì)更貼近現(xiàn)實(shí)。
1、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。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)用最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)合材料將迎來更寬闊的應(yīng)用空間。
2、從低端熱塑性樹脂向中高端熱塑性樹脂基體發(fā)展
熱塑性樹脂基體在熔融過程中表現(xiàn)出高黏度特征，這種高黏度樹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)，增加樹脂的持續(xù)擠出量，明顯改善了熱塑性樹脂對(duì)碳纖維的浸潤(rùn)效果，有效保證了連續(xù)碳纖維增強(qiáng)熱塑性碳纖維預(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。
3、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)成功到車間穩(wěn)定量產(chǎn)，這中間最為關(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)熱塑性碳纖維預(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)是看碳纖維預(yù)浸料的質(zhì)量是否穩(wěn)定，即看預(yù)浸料中樹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”，無錫智上新材歷經(jīng)三載，經(jīng)過成百上千次調(diào)整，才達(dá)到了穩(wěn)定量產(chǎn)的最終目標(biāo)。
批量生產(chǎn)可以滿足更多的需求，同時(shí)在量變的過程中引起質(zhì)變，從而實(shí)現(xiàn)中高端熱塑性碳纖維的發(fā)展目標(biāo)，這可能也是未來碳纖維產(chǎn)業(yè)的發(fā)展的方向。
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