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解析CFRTP與CFRTS:CFRTP——新時代材料的崛起之路

日期:2024-06-14 16:08閱讀次數(shù):

  在材料科學日新月異的探索中,對材料的高性能與多功能性追求從未止步。特別是在航空航天、軌道交通、汽車制造、醫(yī)療健康及能源等領域,對材料的極限承受能力和卓越表現(xiàn)提出了更高要求。正是在這樣的背景下,碳纖維增強樹脂基復合材料(CFRP)憑借其超凡性能嶄露頭角,尤其是以熱塑性樹脂為基礎的碳纖維增強熱塑性復合材料(CFRTP),正逐步取代傳統(tǒng)碳纖維增強熱固性復合材料(CFRTS),引領材料領域的革新潮流。

  先簡單認識一下幾種碳纖維增強復合材料的簡稱:

  碳纖維增強樹脂基復合材料(CFRP)

  碳纖維增強熱塑性復合材料(CFRTP)

  碳纖維增強聚醚醚酮復合材料(CFPEEK)

  碳纖維增強熱固性復合材料(CFRTS)

  碳纖維增強環(huán)氧樹脂復合材料簡稱(CFEpoxy)

  在這些成員中,CFPEEK作為CFRTP的代表,正引領一場材料革命。讓我們細究其何以CFPEEK能夠成為CFEpox的有力競爭者,乃至超越者。

  材料加工與性能躍升

  成型溫度有不同,CFPEEK,因為PEEK樹脂的耐高溫性更強,通常是采用UD帶鋪放,再410℃下的模具內完成產品固化,從而應用。而CFEpoxy可以通過熱壓罐、高壓釜在80℃-180℃下固化。也因為熱塑性樹脂的耐高溫性更高,因此熱塑性樹脂碳纖維復合材料相比環(huán)氧樹脂碳纖維復合材料的耐高溫性更高。

  機械性能上,CFPEEK(UD)帶,拉伸強度可達2450Mpa,而CFEpoxy材料制作的產品拉伸強度為311MPa。CFPEEK材料制品的斷裂韌性,在應力強度因子高出10%。而在材料硬度的測試中,CFPEEK材料制造的產品部件性能更優(yōu)異。

  在耐高溫性上,熱塑性樹脂PEEK的玻璃化轉變溫度更高,賦予了CFPEEK材料具備了更高的熱穩(wěn)定性,之前有過一篇關于高溫下熱塑性碳纖維材料優(yōu)勢分析,感興趣的朋友,可以去閱讀一下。CFPEEK材料的LOI值為47,也進一步的提升了該材料的阻燃性能。

  在進行CFPEEK和CFEpoxy對比下,能夠發(fā)現(xiàn)CFPEKK具備更高拉伸強度、熱穩(wěn)定性、阻燃等特性,使其成為CFEpoxy的替代品,并且是更有前途的一款材料。成功的在航空航天等要求嚴苛的應用領域中得以應用。卓越的拉伸強度,能夠在更需要堅固的部件上得以應用。

  那更高的玻璃化轉變溫度,讓CF-PEEK材料制品能夠在更高溫環(huán)境下適用,以前的碳纖維制品應用到航天飛機上更多的是結構件,現(xiàn)在更耐高溫的CFPEEK材料制造的防護罩、零部件就可以應用到發(fā)動機等高溫環(huán)境下得以應用。

  那優(yōu)異的阻燃性,也能夠在飛機內飾以及飛機消防設備上面得以應用。

  CFPEEK代表著連續(xù)碳纖維熱塑性復合材料在多渠道渠道傳統(tǒng)的CF環(huán)氧樹脂基正在慢慢的成為眾多行業(yè)的首選,以科學為后盾,進而成為行業(yè)的重要選擇。

  這種以熱塑性樹脂為基體,連續(xù)碳纖維為增強體的新材料,是材料科學新時代的象征,從飛機的內飾到防護罩,開辟的航空航天的新視野。在汽車領域中,也能夠以更輕、更強、更耐熱的部件,進而提高汽車性能的同時,有你更好的確保其安全性。此外熱塑性樹脂賦予的特殊性能,PEEK具有非常好的親膚性,這是熱固性樹脂不具備的性能優(yōu)勢,CFPEEK的生物相容性和強度支撐性,能夠徹底改變醫(yī)療植入物和設備,有助于推動醫(yī)療器械的創(chuàng)新和發(fā)展。

  制備挑戰(zhàn)與機遇

  傳統(tǒng)的CFEpoxy材料,受限于環(huán)氧樹脂的原因,存在脆性高、抗裂性差和吸濕性高等局限性,CFPEKK這類高性能連續(xù)碳纖維熱塑性復合材料的高拉伸強度、熱穩(wěn)定性好、阻燃性、可回收性,就在多領域中成為了有前途的替代品。

  但熱塑性碳纖維復合材料的制備也有挑戰(zhàn)和機遇,國內率先完成CFPEEK預浸料生產的東臺智上新材料科技有限公司就在制造、成本以及采用方面的挑戰(zhàn)說過這樣一句話:“我們大概做了兩三年的基礎研究,從高分子材料的性能研究開始,先解決了基礎的科學問題,然后開始設計優(yōu)化生產設備。將復雜問題簡單化的方法只有一個,那就是在實踐中不斷發(fā)現(xiàn)新問題,解決新問題。當問題解決得差不多時,我們就可以確定自己找對了方向,前進速度就會提升起來。”智上新材料的企業(yè)負責人同時強調了項目的資金投入和人才投入,“搞碳纖維必須要舍得花錢,沒有持續(xù)資金投入就不能連續(xù)實驗,沒有上千次實驗,是搞不出理想的結果的。另一方面,也要選對人,關鍵性的技術人才能夠畫龍點睛、點石成金,找對人需要時間更需要機緣。”

  從航空航天到醫(yī)療,連續(xù)碳纖維熱塑性復合材料正在推動創(chuàng)新,為以前無法​​想象的可能性打開大門。連續(xù)碳纖維熱塑性復合材料CFPEEK,不僅是一種材料的創(chuàng)新,更是一場革新運動,一個對未來的承諾,是人類潛能的實證。從藍天翱翔到生命健康的守護,CFPEEK正開拓前所未有的可能性,塑造一個材料科學的新時代。

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