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[交流] 跟國(guó)際名企一起了解熱塑性復(fù)合材料的未來(lái)

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熱塑性復(fù)合材料憑借其可重復(fù)使用性和可持續(xù)性的優(yōu)勢(shì)，正在改變復(fù)合材料市場(chǎng)。實(shí)際上，Marketsandmarkets的報(bào)告顯示，到2024年，熱塑性復(fù)合材料市場(chǎng)預(yù)計(jì)將達(dá)到360億美元。全球復(fù)合材料制造商Exel Composites的研發(fā)和技術(shù)高級(jí)副總裁Kim Sjödahl分享了對(duì)熱塑性復(fù)合材料崛起的見(jiàn)解。

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用于生產(chǎn)復(fù)合材料的樹(shù)脂有兩種主要類型：熱固性和熱塑性。熱固性樹(shù)脂是目前最常見(jiàn)的樹(shù)脂，但是隨著復(fù)合材料用途的擴(kuò)展，熱塑性樹(shù)脂也正在被越來(lái)越多的研究。

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圖片來(lái)源：TAPAS

熱固性樹(shù)脂通過(guò)使用熱進(jìn)行固化而硬化，以形成具有不熔性或不熔性剛性鍵的高度交聯(lián)的聚合物，該剛性鍵在暴露于熱時(shí)不會(huì)熔化。另一方面，熱塑性復(fù)合材料是單體的分支或鏈，在加熱時(shí)會(huì)軟化并在冷卻后固化-這是一種可逆的過(guò)程。簡(jiǎn)而言之，您可以重新熔化并重新形成熱塑性復(fù)合材料，但不能重新形成熱固性復(fù)合材料。

為什么熱固性復(fù)合材料統(tǒng)治？·

熱固性樹(shù)脂，例如環(huán)氧樹(shù)脂或聚酯，由于其低粘度有助于實(shí)現(xiàn)良好的滲透到纖維網(wǎng)絡(luò)中，因此在復(fù)合材料生產(chǎn)中很受歡迎。這允許使用更多的纖維并增加最終復(fù)合材料的強(qiáng)度。

在拉擠成型過(guò)程中，熱固性樹(shù)脂的過(guò)程開(kāi)始于將纖維浸入樹(shù)脂中，然后將其拉入模具中并加熱。這開(kāi)始了固化反應(yīng)，該固化反應(yīng)將低分子量液態(tài)樹(shù)脂轉(zhuǎn)化為固體三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，從而將纖維鎖定在這個(gè)新形成的網(wǎng)絡(luò)中。

由于大多數(shù)固化反應(yīng)都是放熱反應(yīng)，因此一旦反應(yīng)開(kāi)始，反應(yīng)將很容易擴(kuò)散，從而使熱固性生產(chǎn)易于擴(kuò)展。固定后，三維結(jié)構(gòu)將纖維鎖定在適當(dāng)?shù)奈恢�，并賦予復(fù)合材料強(qiáng)度和剛度。

熱塑性復(fù)合材料的興起 ·

熱塑性樹(shù)脂和熱塑性復(fù)合材料已經(jīng)存在了一段時(shí)間，特別是對(duì)于短纖維應(yīng)用。但是，由于越來(lái)越需要在不損失結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的情況下增加輕量化，特別是在汽車工業(yè)中，熱塑性復(fù)合材料引起了新的關(guān)注。

一個(gè)具體的例子是使用熱塑性復(fù)合材料來(lái)減輕車門(mén)內(nèi)部組件重量的潛力。實(shí)際上，一家日本大型汽車制造商最近開(kāi)始重新設(shè)計(jì)其內(nèi)門(mén)部件，采用熱塑性復(fù)合材料�？梢韵嘈�，這種材料可以使門(mén)的重量減少近一半。

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圖片來(lái)源：CIM

熱塑性復(fù)合材料在復(fù)合材料工業(yè)中的成功將取決于開(kāi)發(fā)產(chǎn)品和有效工藝的企業(yè)。

飛得很高 ·

采用更多的熱塑性樹(shù)脂將不僅使汽車受益，尤其是由于新的商用飛機(jī)通常包含超過(guò)50％的復(fù)合零件。

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熱塑性復(fù)合材料很容易成為運(yùn)輸市場(chǎng)據(jù)點(diǎn)的原因很多。與其他材料相比，該材料制成的組件可以焊接，從而減少了對(duì)粘合劑的需求，并且可以包覆成型以生產(chǎn)具有卓越機(jī)械性能的先進(jìn)幾何形狀。

熱塑性樹(shù)脂的普遍優(yōu)勢(shì)在于，它們可以無(wú)休止地軟化和重整，而不會(huì)顯著降低物理性能。熱塑性產(chǎn)品一旦達(dá)到其生命周期的盡頭，就可以將其熔融并重整以用于新的用途，從而減少了材料浪費(fèi)。從材料本身的物理特性以及不適合使用熱固性材料的潛在新應(yīng)用中可以發(fā)現(xiàn)其他優(yōu)勢(shì)。

在熱塑性拉擠成型成為主流之前，仍有許多研究需要完成，特別是因?yàn)榇蠖鄶?shù)生產(chǎn)方法都適合熱固性樹(shù)脂，因此必須加以調(diào)整。

熱塑性樹(shù)脂顯示出巨大的潛力，可以生產(chǎn)易于回收的堅(jiān)固，輕巧的復(fù)合材料。盡管現(xiàn)在不是放棄久經(jīng)考驗(yàn)的熱固性復(fù)合材料的明智之舉，但還是要注意熱塑性復(fù)合材料的發(fā)展，特別是在將可持續(xù)性放在首位的情況下。

除熱塑性樹(shù)脂可以助理可持續(xù)發(fā)展外，生物基樹(shù)脂以及可降解樹(shù)脂亦體現(xiàn)了環(huán)保可持續(xù)的理念。想了解更多有關(guān)綠色樹(shù)脂相關(guān)的發(fā)展及應(yīng)用？歡迎關(guān)注“2021綠色復(fù)合材料論壇”。

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