碳纖維復(fù)合材料近些年可謂發(fā)展迅猛，高端航空領(lǐng)域少不了它的參與。但是受制于熱固性碳纖維復(fù)合材料性能的局限性，熱塑性碳纖維復(fù)合材料近些年的呼聲很高。不過熱塑性碳纖維復(fù)合材料的生產(chǎn)可不容易，隨著這些年的探索和嘗試，逐漸摸索出熱塑性碳纖維復(fù)合材料發(fā)展的3個趨勢。
 
 
1、從粉末熱塑碳纖維向連續(xù)熱塑碳纖維發(fā)展
 
粉末碳纖維、短切碳纖維作為樹脂基體的增強體材料，經(jīng)常會在建筑施工、墻體加固上面有所應(yīng)用。不過粉末碳纖維和短切碳纖維增強得來的性能提升畢竟有限，在相對高端的航空航天、軍工等領(lǐng)域無法勝任了。目前國內(nèi)注塑成型的熱塑性碳纖維復(fù)合材料多采用粉末或短切碳纖維增強的方式。
 
經(jīng)過試驗，科研人員發(fā)現(xiàn)，碳纖維復(fù)合材料遇到彎折或剪切破壞時，如果碳纖維長度越長，從基體樹脂中拔出所吸收的外在載荷需要的能量也就越多，碳纖維復(fù)合材料的整體性能也就越好。這也是為什么熱塑性碳纖維復(fù)合材料要從粉末走向連續(xù)的根本原因。
 
2、從低端熱塑性樹脂向中高端熱塑性樹脂發(fā)展
 
熱塑性碳纖維復(fù)合材料由碳纖維原絲和熱塑性樹脂融合而成，其中強度和模量以外的很多性能均有熱塑性樹脂提供，所以想要讓熱塑性碳纖維復(fù)合材料的綜合性能更強，自然要從熱塑性樹脂上下功夫。目前熱塑性樹脂的發(fā)展方向是從PPS和PA這種相對低端的熱塑性樹脂，向TPI和PEEK這種相對高端的熱塑性樹脂過渡。
 
熱塑性樹脂基體在熔融過程中會表現(xiàn)出高黏度特征，導(dǎo)致與碳纖維原絲無法充分浸潤，最終熱塑性碳纖維復(fù)合材料的性能也就無法保證。隨著熱塑性樹脂基體熔融技術(shù)的提升，同時對原有展纖裝置及樹脂基礎(chǔ)裝置的改進(jìn)，在延展碳纖維原絲絲束寬度的同時，增加樹脂的持續(xù)擠出量，碳纖維原絲的浸潤效果得以提高，最終促使熱塑性碳纖維復(fù)合材料的性能提升得到根本性的解決。
 
 
3、從實驗室手工制作向批量生產(chǎn)發(fā)展
 
連續(xù)碳纖維增強熱塑性碳纖維復(fù)合材料的制備，最開始是由實驗室發(fā)起，科研工作者們帶頭進(jìn)行嘗試，為了測得該復(fù)合材料的各項數(shù)據(jù)，研究其各項參數(shù)配比等。最終的目的還是為了能夠?qū)崿F(xiàn)批量生產(chǎn)，為國內(nèi)高端領(lǐng)域穩(wěn)定長期的供應(yīng)。
 
當(dāng)實驗室攻克了熱塑性碳纖維制備的秘訣之后，就需要考慮如何量產(chǎn)的問題。這其中牽扯到生產(chǎn)設(shè)備的設(shè)計、運作、調(diào)整和維護(hù)等問題。實現(xiàn)量產(chǎn)只是第一步，更重要的是在量產(chǎn)后如何保證材料的良品率，還要再思考如果擴大產(chǎn)能，材料尺寸是否能提升等等問題。
 
目前無錫智上新材料經(jīng)過3年的上千次的實驗，已經(jīng)掌握了連續(xù)碳纖維增強熱塑性復(fù)合材料的制備技術(shù)，并且成功實現(xiàn)量產(chǎn)，目前熱塑性碳纖維大項預(yù)浸帶的寬幅可以達(dá)到40-60mm。相信經(jīng)常我們的努力，多種熱塑性樹脂的制備技術(shù)就會被相繼攻克，為國內(nèi)碳纖維行業(yè)的發(fā)展提供一些助力。