热塑性碳纤维发展速度为什么并不快？

    碳纤维材料在全世界都受到极大的关注，因为它的性能可以在航空航天和军工领域发挥出巨大的价值。相对国外，国内的碳纤维产业羸弱，追赶了30年才逐渐有了一定的规模，但是对比全球碳纤维龙头，依然存在至少20年的差距。热塑性碳纤维作为碳纤维产业发展的重要方向，经历了几十年的发展，却依然没有达到预期的规模，它的发展速度为什么如此缓慢？

    技术门槛太高限制热塑性碳纤维技术突破

    碳纤维并不是天然形成的，是通过高科技技术产出的高性能材料，这就造就了一个情况，那就是技术如果遇到瓶颈，那后续碳纤维的研究就会受到极大的限制，而连续碳纤维热塑性复合材料就是目前卡壳的一个问题。材料、设备等因素达不到要求，碳纤维技术就会停滞不前，来看看热塑性碳纤维目前有哪些难题需要解决。

    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。

    应用市场不明朗降低热塑性碳纤维需求

    技术向是限制热塑性碳纤维发展的一个坎儿，而应用市场就是检验热塑性碳纤维是否具备商用价值的检验门。目前热固性碳纤维的应用遍及全球大部分产业，但实际上它的市场规模却并不大。每年的碳纤维产能远远低于市场需求，这就说明碳纤维材料的应用市场是巨大的，如果热塑性碳纤维有所突破，碳纤维下游产业将会有很大的可能会井喷式的发展起来。但想要拥有成熟的碳纤维市场，下面的几个问题就不得不面对。

    1、市场认知不足：需求市场目前对热固性碳纤维复合材料的认识程度已经有了一些积累，但是对热塑性碳纤维复合材料的认知不足。市场需求不旺盛，那加入热塑性碳纤维产业的企业和厂家自然就不多，没有人参与，热塑性碳纤维复合材料发展的动力就不足。

    2、制备难度太高：有了企业和厂家参与，不代表可以将热塑性碳纤维复合材料产业带动起来，因此这还是一项技术活儿。热塑性树脂熔融温度高，而且熔融后黏度很高，想要充分浸润连续碳纤维形成均匀的热塑性碳纤维预浸料难度非常高，光是这一个环节上的技术就非常难攻克，更别说其他生产环节的问题了。

    3、原材料成本过高：热塑性碳纤维复合材料的制备不仅要考虑技术问题，还要考虑原材料的来源问题。国内碳纤维原丝的产能严重不足，热塑性树脂并不稀缺，但是这两种原材料都有一个共同点，那就是贵。如果进口国外的热塑性碳纤维预浸料，价格还会更贵。

    技术上有所突破，市场上积极拓展，两者相辅相成。热固性碳纤维的发展中，国内的发展速度非常迅猛，给予足够的时间，达到世界一流水平并不是痴人说梦。而热塑性碳纤维方面，差距可能还没有达到天壤之别，或许我们可以在这个方面实现弯道超车。

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