過去幾年，全球熱塑性復(fù)合材料市場需求增長迅猛，美國復(fù)合材料制造者協(xié)會ACMA在復(fù)合材料增長計劃CGI旗下專門創(chuàng)立了一個新的工作組，通過向終端用戶和熱固性復(fù)合材料制造商大力推廣和宣傳熱塑性復(fù)合材料，試圖為這一類新產(chǎn)品開辟出大宗疆域。反觀國內(nèi)市場，高性能熱塑性復(fù)合材料的應(yīng)用還是“劍未離鞘”，無論是制造商還是客戶，似乎都還沒有正式進入狀態(tài)。

      不過，隨著熱固性碳纖維復(fù)合材料的競爭趨于白熾化，一些制造商開始嘗試碳纖維材料應(yīng)用的新途徑，以此打破發(fā)展瓶頸。我公司在熱固性碳纖維開發(fā)的基礎(chǔ)上率先進入高性能熱塑性碳纖維開發(fā)的行列，高性能熱塑性碳纖維復(fù)材也逐步引發(fā)了業(yè)界的關(guān)注。

      高性能碳纖維增強復(fù)合材料采用的樹脂基體在耐熱性和機械強度方面都展示出普通熱固性樹脂難以比擬的性能優(yōu)勢。例如在工業(yè)中使用的熱塑性碳纖維復(fù)合材料，其樹脂基體的Tg值須大于177，在機械強度方面，通常要求抗拉強度大于70MPa，抗張模量大2GPa，個別情況下要求能分別達到100 MPa和3GPa，另外，材料良好的韌性決定了更好的損傷容限和更輕的結(jié)構(gòu)，這對于控制表面和機身之類的薄型結(jié)構(gòu)來說特別重要。在此情況下，只有高性能熱塑性碳纖維復(fù)材才能完成這樣的使命。

       不僅在材料本身的性能方面有更大的優(yōu)勢，熱塑性碳纖維復(fù)材通過熔融實現(xiàn)重塑的特點，也使其與熱固性碳纖維復(fù)材產(chǎn)生了差異：首先，熱固性碳纖維復(fù)合材料需要用緊固件或者膠粘結(jié)的方式實現(xiàn)部件之間或者與其它金屬件的連接，熱塑性部件卻能直接焊接在一起，省去了緊固件的重量和成本，這為碳纖維實現(xiàn)輕量化增加了有力的砝碼；其次只要熔融就可以重塑使復(fù)合材料的循環(huán)利用成為可能，雖然還沒有批量回收再利用的案例，但是熱塑性復(fù)合材料的再生性具備一定的理論基礎(chǔ)。例如，對熱塑性聚酰胺復(fù)合材料的再生粒料性能進行了測量，把它們與新生等同物進行比較，發(fā)現(xiàn)它們?nèi)匀痪哂?5%的原始內(nèi)在性能，這為如何綠色環(huán)保地利用碳纖維復(fù)合材料提供了新思路；再者，這種固化方式能夠在相對更短的周期時間里生產(chǎn)出厚而復(fù)雜的制件，使熱塑性碳纖維增強復(fù)合材料比熱固性的生產(chǎn)效率提高了許多倍。

      既然如此，為什么國內(nèi)在明顯落后于國際市場的情況下，發(fā)展高性能熱塑性碳纖維的速度還如此遲緩？

      說到底，還是兩個問題，一是技術(shù)，二是成本。從技術(shù)層面說，熱固性樹脂在固化前可以比較容易地轉(zhuǎn)變?yōu)榈驼扯葼顟B(tài)，浸漬纖維不那么困難。而高端熱塑性復(fù)合材料不一樣，高性能熱塑性樹脂本身具更高的基體粘度，材料的流動性不會象某些低粘度樹脂那樣好?？梢哉f，大多數(shù)的高性能塑性樹脂都是難溶難融甚至不溶不融的，這就給復(fù)合材料的樹脂浸漬和成型加工帶來了挑戰(zhàn)。而且，加工溫度越高，在生產(chǎn)過程中樹脂越容易熱氧化或降解。因此，熱塑性樹脂的高粘度成為其成型最大的困難，這對生產(chǎn)設(shè)備也提出了更高的要求。

       從成本方面看，因為這類產(chǎn)品專為耐受高溫或者其它特定性能而開發(fā)，技術(shù)研發(fā)上的投入比傳統(tǒng)熱固性體系要多很多，而且，高性能熱塑性樹脂基體價格更昂貴，例如我們采用的PEEK、PI樹脂等，這都是普通熱固性樹脂價格的許多倍，再加上碳纖維材料，成本方面就比較驚人了。

       但是國內(nèi)的市場應(yīng)用需求仍然存在，并且也在持續(xù)增長，一直靠國際市場提供的產(chǎn)品來滿足國內(nèi)市場需求很明顯是不可能的，只有加大技術(shù)和資金投入，在學(xué)習(xí)和借鑒國際同行的基礎(chǔ)上，不斷嘗試和摸索出高性能熱塑性碳纖維復(fù)材的制造和應(yīng)用之道，才能有效降低成本，開拓出更大的應(yīng)用空間，這也是國內(nèi)發(fā)展高性能熱塑性碳纖維復(fù)材的現(xiàn)實意義所在。

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