热塑性碳纤维在风电项目上的应用占比会大幅提升吗？

　　目前国内碳纤维行业的发展遇到了瓶颈，低端碳纤维产能过剩，下游产业受此影响，普通碳纤维产品价格大幅下降，而中高端碳纤维因为技术难度较高无法大面积铺开生产线，诸如航空航天等高端领域需求依然无法满足。为了平衡供需两端，有研究指出风电行业的稳步崛起可以消耗一部分碳纤维产能，但是风电行业的实际情况如何？需要低端还是中高端碳纤维复合材料呢？

　　风机叶片中的碳纤维和树脂基体介绍

　　风力发电机一般有风轮、发电机、调向器、塔架、限速安全机构和储能装置等构件组成，其中风轮就是由几片很长的叶片组成，也正是本文讨论的核心部分。风电叶片在结构组成上主要由芯材、基材、增强材料和表面涂料组成，生产一片叶片，原材料方面的成本能达到七成，其中主要包括增强纤维、基体树脂、夹芯材料、结构胶、金属和附件等。

　　目前市面上风机叶片的增强材料有玻璃纤维和碳纤维两种，因为风机规模的提升，风电叶片的长度也随着增加，对叶片整体的刚度要求越来越高。原先使用的玻璃纤维增强体的性能逐渐到达瓶颈，这个时候碳纤维的机械性能优势开始显现，也正是这种发展趋势，让碳纤维及复合材料在风电行业崭露头角，加上其本身轻量化的优势，有将玻璃纤维取而代之的可能。

　　据《复合材料在大型风电叶片上的应用与发展》的研究表明，碳纤维的模量比玻纤高出3-8倍，比重则约低30%，因此能够同时满足叶片大型化和轻量化的需求。根据预测，碳纤维在陆风和海风主梁材料中的渗透率将逐步提高，采用碳纤维主梁的大型风电叶片具有很大的必要性。

　　风电叶片中的基体树脂部分，多以环氧树脂、不饱和聚酯树脂等为主，其中环氧树脂是目前热固性碳纤维复合材料的主要成分，因其制备难度较低，成型后的物理形态较为稳固，综合性能较为优秀，因此成为了现阶段碳纤维产业的核心部分。而随着对各项树脂的研究发现，热塑性树脂与碳纤维的契合度同样很高，同时更利于回收再利用，是未来发展的一个重要方向。

　　风电叶片中，热塑性碳纤维是否可取代热固性碳纤维？

　　热塑性树脂中包含的种类很多，如聚醚醚酮、聚芳醚酮、聚醚酮酮、聚苯硫醚、聚酰胺、聚醚砜等，这些树脂与碳纤维融合后形成的热塑性碳纤维复合材料的性能存在较大的区别，因此想要取代热固性碳纤维，大范围应用于风电行业，还需要更多的推论和实验。在此之前，不妨先来了解热固性和热塑性碳纤维的性能优缺点。

　　1、热固性碳纤维： 

　　A、固化过程： 热固性碳纤维在制造过程中经历固化过程，其一旦固化，它们就无法重新成型，不利于二次加工和回收。 

　　B、强度和刚度： 热固性碳纤维的强度和刚度比部分热塑性碳纤维更好，另外耐高温性、耐磨性也各有优劣。

　　C、脆性： 与热塑性碳纤维相比，热固性碳纤维可能更脆，实际使用中更容易损坏。

　　2、热塑性碳纤维： 

　　A、可回收性： 热塑性碳纤维的显着优点之一是可回收性，支持多次熔化和重塑，而不会过多的损失自身机械性能。 

　　B、加工时间： 与热固性碳纤维相比，热塑性碳纤维的加工时间通常较短，并可以智能化加工。 

　　C、抗冲击性： 与热固性碳纤维相比，热塑性碳纤维提供的抗冲击性更好。 

　　3、实际应用对比：

　　A、成本： 热塑性碳纤维在加工方面更具有优势，技术成熟加工成本更低，但原材料成本过高是一个问题。 

　　B、技术成熟度： 热塑性碳纤维的技术和制造工艺可能不如热固性碳纤维成熟，前者的发展时间短于后者，但潜力更大。

　　热塑性碳纤维在风电项目上的应用占比会大幅提升吗？

　　热塑性碳纤维目前在风电项目上的应用比例很小，未来并不确定是否会大幅应用。因为目前热固性碳纤维复合材料提供的轻量化、高强度、高刚度等优势，已经可以满足当下的使用需求，即便是低端碳纤维部分，也可以提供较好的性能支持，这也是为什么在平衡碳纤维产业供需时，会将低端碳纤维引入风电行业的原因之一。

　　但是风电行业是在发展的，碳纤维产业也是在发展的，正如原先的玻璃纤维性能达到瓶颈一样，未来热固性碳纤维在风电行业的应用也可能出现瓶颈，可能会寻求更快的加工成型工艺，性能更全面的碳纤维复合材料，对环境污染更小的树脂基体等，这正是热塑性碳纤维擅长的领域，这也是为什么国内外很多企业和机构致力于研究热塑性碳纤维的根本原因。

　　目前智上新材料是国内为数不多的可以独立完成热塑性碳纤维复合材料单向带批量生产的企业，尤以CF/PPS和CF/PEEK这2种高性能复材为核心。未来风电行业、航空航天、医疗、新能源等多个领域必然会经历更长久的发展，届时CF/PPS和CF/PEEK这样高性能的热塑性碳纤维就可以充分得以应用，未雨绸缪并不是徒劳无功，而是为了国内碳纤维及相关产业的持久发展打好坚实的基础。