預(yù)浸料是由一種或者幾種樹脂基體浸漬連續(xù)纖維或織物制成的組合物,是復(fù)合材料由原料向制品過渡的中間材料,主要分為單向纖維預(yù)浸料、織物纖維預(yù)浸料和混合纖維預(yù)浸料等形式。將預(yù)浸料釆用相應(yīng)的鋪層形式鋪在成型模具上,經(jīng)過加熱熔融使得樹脂流動(dòng)并與增強(qiáng)材料充分混合,冷卻固化后即可得到所需的熱塑性復(fù)合材料。
由于預(yù)浸料具有纖維成分比例可控、制備工藝種類多且成熟、使用方便等優(yōu)點(diǎn),難分散的纖維束如碳纖維等一般先制成預(yù)浸料,然后再制成復(fù)合材料。為了使制備復(fù)合材料過程中樹脂熔融和流動(dòng)所需的能量最小化,預(yù)浸料中增強(qiáng)纖維應(yīng)均勻分散于熱塑性基體中,從而減少聚合物的長(zhǎng)距離流動(dòng)。如何更好地浸潤(rùn)纖維是熱塑性預(yù)浸料制作時(shí)面臨的主要挑戰(zhàn),因此,選擇適合的浸漬方法和工藝參數(shù)是影響熱塑性預(yù)浸料性能的關(guān)鍵因素。
國內(nèi)外研究機(jī)構(gòu)開發(fā)了多種熱塑性預(yù)浸料制備工藝,目前主流的制備工藝按樹脂基體形態(tài)分為預(yù)浸漬法和后浸漬法(預(yù)混法)兩大類。預(yù)浸漬法是指基體以溶液或黏流態(tài)的形式充分浸潤(rùn)增強(qiáng)纖維,經(jīng)冷卻定型后得到預(yù)浸帶,可分為溶液浸漬法、熔融浸漬法及反應(yīng)鏈增長(zhǎng)浸漬法;后浸漬法的樹脂基體形態(tài)多樣,多以粉末、薄膜或者纖維為主,將樹脂與增強(qiáng)纖維混合后經(jīng)高溫熔融浸漬得到預(yù)浸料,制備工藝可分為纖維混雜法、粉末浸漬法和薄膜疊層法,圖1(a),(b),(c)分別為纖維混雜浸漬、粉末浸漬和薄膜疊層法制備熱塑性預(yù)浸帶的原理圖,圖1(d)為單向纖維預(yù)浸帶示意圖。
連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料(CFRTP)是指以熱塑性樹脂為基體,連續(xù)性纖維為增強(qiáng)材料,經(jīng)過樹脂熔融浸漬、擠壓等工藝形成的輕質(zhì)、高強(qiáng)度、高剛性、高韌性、可回收的新型熱塑性復(fù)合材料。
與熱固性復(fù)合材料相比,連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料具有成型工藝簡(jiǎn)單且周期短、原材料儲(chǔ)存不受限、可回收循環(huán)利用等優(yōu)點(diǎn),在航空航天,交通運(yùn)輸,汽車工業(yè),電子電氣,運(yùn)動(dòng)休閑等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用,成為近年來國內(nèi)外復(fù)合材料企業(yè)研究和開發(fā)的熱點(diǎn)。
國外連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料發(fā)展于20世紀(jì)70年代,目前在相關(guān)預(yù)浸料及制品制備技術(shù)上已發(fā)展成熟,國外行業(yè)龍頭企業(yè)已完成了高性能熱塑性復(fù)合材料的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)。
塞拉尼斯
塞拉尼斯Celstran? CFR-TP 產(chǎn)品系列包括各種連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性塑料 (CFR-TP),Celstran? CFR-TP 使用專利工藝實(shí)現(xiàn)高浸漬質(zhì)量而不會(huì)損壞纖維,在塞拉尼斯熱塑性塑料的制造過程中,增強(qiáng)纖維的每根單絲都被充分潤(rùn)濕,這些產(chǎn)品以連續(xù)片材形式作為卷材提供。
樹脂基體:可選用PPS、PEEK、PVDF、PBT/PET、PP、HDPE、PAA/PPA、POM、TPU 和其他材料
增強(qiáng)體:玻璃纖維、碳纖維或者芳綸纖維等
官網(wǎng):https://www.celanese.com.cn/
塞拉尼斯Celstran? CFR-TP產(chǎn)品組合
東麗
東麗先進(jìn)復(fù)合材料公司擁有40多年熱塑性復(fù)合材料創(chuàng)新經(jīng)驗(yàn),其熱塑性高級(jí)輕質(zhì)材料Cetex?具有出色的機(jī)械性能,耐用性和強(qiáng)度,有UD單向帶、織物預(yù)浸料和熱塑性層壓板等產(chǎn)品形式,應(yīng)用于醫(yī)療、運(yùn)動(dòng)休閑、消費(fèi)性電子、汽車和工業(yè)等市場(chǎng)。
樹脂基體:PEKK、LMPAEK、PEI、PPS、PEEK、PA6、PP、HDPE等
增強(qiáng)體:碳纖、玻纖、芳酰胺
官網(wǎng):https://www.toraytac.com/
朗盛
朗盛的連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料Tepex?dynalite系列產(chǎn)品,連續(xù)纖維結(jié)構(gòu)與熱塑性聚合物完全固結(jié),可提供最大的強(qiáng)度和剛度,典型的應(yīng)用是工業(yè)和汽車應(yīng)用以及體育用品,電子產(chǎn)品。
樹脂基體:PA 6、PA 6.6 、PA 12、PP、TPU、阻燃PC等,也可根據(jù)客戶要求,提供PPS、HDPE、PA11 和 PLA等熱塑性聚合物基材
增強(qiáng)體:碳纖維布、粗紗玻璃布、長(zhǎng)絲玻璃布、碳纖維單向、單向粗紗玻璃布、單向粗紗玻璃布以及隨機(jī)玻璃亞光(無紡布)等
官網(wǎng):https://lanxess.com/
朗盛Tepex連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料應(yīng)用于奔馳S級(jí)轎車高級(jí)自動(dòng)化駕駛輔助系統(tǒng)中的電池托架
索爾維
索爾維的 Evolite 和 APC 預(yù)浸料具有出色的力學(xué)性能、生產(chǎn)周期短并可以循環(huán)使用,專為超輕型復(fù)合材料應(yīng)用而設(shè)計(jì),適合例如大批量汽車以及石油和天然氣應(yīng)用。
Evolite?樹脂基體:PVDF(CF)、PPS 、PPA(CF/GF)等
APC?樹脂基體:PEEK、PEKK-FC(CF/GF)、PEI等
官網(wǎng):https://www.solvay.com/zh-cn/
Evolite 和 APC 預(yù)浸料產(chǎn)品組合
帝斯曼
DSM基于Akulon,EcoPaXX和ForTii UD膠帶的復(fù)合材料是可行的輕質(zhì)金屬替代品,這些具有連續(xù)碳纖維或玻璃纖維增強(qiáng)材料的聚酰胺基UD膠帶可用于汽車內(nèi)部和外部應(yīng)用。
樹脂基體:Akulon? PA6 、Akulon ? PA66、EcoPaXX? PA410、ForTii? Ace PPA
增強(qiáng)體:碳纖、玻纖
官網(wǎng):https://www.dsm.com/
巴斯夫
巴斯夫從2013年10月開始,向客戶提供產(chǎn)品名稱為Ultracom?的產(chǎn)品,包括復(fù)合材料(熱塑性層壓板Ultralaminate?及單向預(yù)浸帶Ultratape?)以及用于包覆成型的聚合物Ultramid?(PA)。
樹脂基體:PA6
增強(qiáng)體:玻纖、碳纖
2019年8月,巴斯夫與東麗簽署協(xié)議,專注于為汽車和工業(yè)市場(chǎng)生產(chǎn)連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性塑料(CFRT)膠帶。
官網(wǎng):https://www.basf.com/
科思創(chuàng)
科思創(chuàng)Maezio? 熱塑性復(fù)合材料將高強(qiáng)度的碳纖維或玻璃纖維與熱塑性塑料強(qiáng)強(qiáng)結(jié)合,綜合了高品質(zhì)的外觀、輕量化、高強(qiáng)度和多種加工方式以及可回收等優(yōu)勢(shì),能廣泛應(yīng)用于汽車交通、電子電氣、運(yùn)動(dòng)休閑和消費(fèi)品等領(lǐng)域。
樹脂基體:PC、TPU、PC/ABS等
增強(qiáng)體:玻纖/碳纖
官網(wǎng):https://www.covestro.com/
科思創(chuàng)Maezio? 連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性 (CFRTP) 復(fù)合材料應(yīng)用于蔚來汽車輪轂
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