热塑性碳纤维比热固性碳纤维贵吗？

    谈到碳纤维，可能很多人并不知道它的本来的面目长什么模样，其实它就是碳的高分子聚合物，外观看上去就是黑色的一团，而我们看到的碳纤维丝是经过加工编织后的形态。碳纤维看似平凡无奇，实则性能卓越，是航空航天领域中非常需要的一种高性能材料。碳纤维产业在发展，碳纤维技术也在突破，热塑性和热固性是目前讨论最多的2种，热固性碳纤维已经实现量产，而热塑性碳纤维是未来的方向。

    未来可着重发展的3种热塑性碳纤维简介

    其实热塑性碳纤维和热固性碳纤维指的都是碳纤维复合材料，是碳纤维丝和树脂基体融合后形成的物理结构稳定的复合材料，其中热塑和热固代表的是树脂基体材料的2种分类。热固性碳纤维复合材料在当下已经有了诸多应用，性能非常出色，而热塑性碳纤维复合材料在性能上表现更好，且具备可回收利用的巨大优势，是未来碳纤维产业发展的重要方向。下面的这3种热塑性树脂是全球碳纤维企业都在着重研究的对象。

    1、聚醚醚酮（PEEK）：聚醚醚酮刚性高、尺寸稳定性好、线膨胀系数小、能承受极大的应力，不会因时间的延长而产生明显的延伸，而且其密度小，加工性能好，适宜于对精细度要求高的部件。聚醚醚酮本身就是热塑性树脂中耐热性较好的一种，长期的工作温度甚至能达到250摄氏度，在这样的高温环境下，其力学性能基本不受影响。另外聚醚醚酮还有较好的生物相容性，未来可以应用于医疗领域中的人体植入部分。

    2、聚苯硫醚(PPS)：聚苯硫醚力学性能较好，还具有不错的耐腐蚀性和自阻燃性等，所以常常被用作各类高性能复合材料的基体材料。碳纤维增强聚苯硫醚复合材料的各项力学性能也受碳纤维含量的影响，在一定阈值下，碳纤维含量越大，承担外力载荷的能力也就越强。

    3、热塑性聚酰亚胺(TPI)：热塑性聚酰亚胺不仅保留了传统热固性聚酰亚胺的高强度、耐高温、耐化学腐蚀、介电性好、抗辐射等特性，而且在韧性和热加工成型方面更具有突出优势，除了热模压成型外，还可以采用挤出或注射成型的方式。

    热塑性碳纤维比热固性碳纤维贵吗？

    从技术难度来说，热塑性碳纤维复合材料更高，这也是为什么当下热塑性碳纤维未能大批量产出的根本原因。从商业的角度来说，物以稀为贵，那热塑性碳纤维的价格自然也会被热固性碳纤维高，想要打破这个规律，只有从技术上进行突破。

    热塑性碳纤维复合材料想要实现大批量生产，就绕不开下面的2个问题，这是碳纤维丝束和热塑性树脂浸润及后续加工中必须会碰到的实际问题，目前第一个问题就已经卡壳了，只能通过不断的实验和改良进行完善。

    1、展丝不充分，树脂浸润效果差：

    连续碳纤维热塑性复合材料预浸料的制作过程包含多道工序，其中展纱是比较靠前的一步，展纱不充分，后续制备的热塑性碳纤维预浸料将会出现一个较大的问题，那就是树脂浸润效果很差。

    不同于热固性树脂，热塑性树脂高温熔化后具有非常大的黏度，如果碳纤维原丝没有展纱充分，树脂就只能浸润到接触到的外侧的碳纤维原丝，中间被包裹住的碳纤维原丝得不到树脂的浸润，制成的热塑性碳纤维预浸料分布不均匀，性能强度不平均，如果拿这种预浸料加工碳纤维制品，性能得不到保证。

    2、温度、压力与比例控制不当，性能不稳定：

    想要制备热塑性碳纤维复合材料预浸料，还需要解决树脂浸润碳纤维的问题，上面提到热塑性树脂高温下粘性很高，对应的浸润难度也就会加大，因此想要达到充分浸润，难度不小。

    目前热塑性树脂浸润碳纤维的方法有两大类，分别是预浸渍法和后浸渍法，预浸渍法包含熔融浸渍法和溶液浸渍法，后浸渍法包含薄膜层叠法、粉末浸渍法、纤维混杂法等。从工艺可行性和预浸料性能质量两方面考量，多选用熔融浸渍法来制备连续碳纤维增强热塑性预浸料。

    熔融浸渍法是将碳纤维通过熔融的热塑性树脂基体后得到浸渍的方法，可节省材料、减少对环境的污染，同时能精确控制预浸料中基体的重量分数。但熔融浸渍法需要对温度、压力和材料的比例有非常严格的控制，需要经过不断的实验，找到合适的数据和比例才能制备出性能稳定的碳纤维预浸料。

    全球碳纤维巨头东丽、帝人、赫式、西格里等大厂都在进行相关技术的研究，全球大型的热塑性树脂厂家索尔威、威格斯、赢创等也在做相关方面的实验。其实咱们国内也有不少企业在从事类似的研究和实验，智上新材料就是其中的一家。相信随着人才、资金、设备和精力的不断投入，热塑性碳纤维复合材料的难关肯定会被一一攻破的，到那时热塑性碳纤维的价格就会趋于平缓。

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