熱塑性/熱固性碳纖維復(fù)材發(fā)展前景分析
碳纖維復(fù)合材料根據(jù)樹脂基體的不同,可分為熱塑性碳纖維復(fù)合材料和熱固性碳纖維復(fù)合材料兩大類,目前,市場上應(yīng)用的還是以熱固性碳纖維復(fù)合材料為主,尤其是以環(huán)氧樹脂基碳纖維復(fù)合材料居多。
與熱固性碳纖維復(fù)合材料相比,熱塑性碳纖維復(fù)合材料的優(yōu)勢表現(xiàn)于以下幾個方面:一是可回收性,熱塑性碳纖維復(fù)合材料在達到一定熔點后,可以實現(xiàn)二次成型,而熱固性碳纖維復(fù)合材料不具備這種特性,無法實現(xiàn)回收利用;二是熱固性碳纖維復(fù)合材料預(yù)浸料需要低溫保存,而熱塑性碳纖維復(fù)合材料在儲存期、儲存條件等方面沒有要求;三是熱塑性碳纖維復(fù)合材料制品在成型過程中與熱固性碳纖維復(fù)合材料發(fā)生的反應(yīng)不同,在成型周期上時間更短,生產(chǎn)效率相對更高。
既然熱塑性碳纖維復(fù)合材料的優(yōu)勢如此明顯,那么其是否會取代熱固性碳纖維復(fù)合材料呢?目前,對此問題,我們無錫智上新材的答案是否定的,有以下幾個具體原因:
首先,熱塑性碳纖維復(fù)合材料與熱固性碳纖維復(fù)合材料在應(yīng)用場景上有一定的區(qū)別。熱固性碳纖維從上世紀80年代至今,已經(jīng)在一些領(lǐng)域取得了比較成熟的應(yīng)用,例如,在體育運動和休閑領(lǐng)域。而且,碳纖維增強復(fù)合材料的應(yīng)用主要著眼于產(chǎn)品需求,除了高強度、輕量化、耐腐蝕之外,耐磨性、阻燃性、導電性等等也都是必須考慮的重要參數(shù)。樹脂基體不同,復(fù)合材料的性能表現(xiàn)也各不相同,熱塑性碳纖維復(fù)合材料與熱固性碳纖維復(fù)合材料具有重合的應(yīng)用領(lǐng)域,也有各自相對獨立的應(yīng)用領(lǐng)域。
其次,熱塑性碳纖維復(fù)合材料的應(yīng)用成本比熱固性碳纖維復(fù)合材料要高。熱塑性樹脂基體種類很多,一些高端的熱塑性樹脂的價格是環(huán)氧樹脂的數(shù)十倍。除了材料本身價格比較貴以外,熱塑性碳纖維復(fù)合材料制品的制造成本也更高,因為熱塑性樹脂與連續(xù)性碳纖維的熔融比較難,技術(shù)要求高,工藝更復(fù)雜,所以,目前國內(nèi)的熱塑性碳纖維還是以粉末或者短切碳纖維增強的方式來應(yīng)用的。雖然我們無錫智上新材已聯(lián)合國際最先進的工業(yè)機械生產(chǎn)商共同開發(fā)的連續(xù)性碳纖維增強熱塑性復(fù)合材料有望打破技術(shù)壁壘,但是在短期內(nèi)不可能實現(xiàn)連續(xù)碳纖維增強熱塑性復(fù)合材料成本價格的大幅度降低。
再者,熱塑性碳纖維復(fù)合材料的應(yīng)用市場還處在孵化期,更多的應(yīng)用領(lǐng)域還未顯現(xiàn)。一直以來,囿于制造技術(shù)和應(yīng)用成本,熱塑性碳纖維復(fù)合材料主要用在高端工業(yè)領(lǐng)域,僅有少數(shù)幾種熱塑性碳纖維復(fù)合材料在汽車制造領(lǐng)域有所應(yīng)用??梢哉f,熱塑性碳纖維復(fù)合材料并未得到真正的、深入的、大范圍的應(yīng)用,熱塑性碳纖維復(fù)合材料要想同熱固性碳纖維復(fù)合材料那樣在軌道車輛、工業(yè)制造、智能機械以及醫(yī)療設(shè)備中取得廣泛的應(yīng)用,還需要相當長的時間。
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