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连续纤维增强热塑性复合材料及其应用

随着工业制造技术和塑料改性技术的不断发展,以塑代钢已经在汽车制造、移动办公以及家居行业中形成一种趋势,许多传统的金属部件,逐渐被高性能的塑料所替代。连续纤维增强热塑性复合材料由于轻质、高刚度、高韧性等特性,在汽车工业,航空航天,军工,电子等诸多领域已经普及,具有极大的市场应用空间。


一、连续纤维增强热塑性复合材料简介



连续纤维增强热塑性复合材料(Continuous Fibre Reinforced Thermoplastics,简称CFRTP)是指以连续纤维作为增强材料、以热塑性树脂为基体,通过特殊工艺制造的高强度、高刚性、高韧性的新型复合材料。

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图   连续纤维增强热塑性复合材料单向带横截面


  • 树脂基体:大部分热塑性树脂都可作为CFRTP的基体,从通用树脂PP/PE/PVC到特种树脂PPS/PEEK等均可根据材料的性能和成本加以选用。
  • 增强纤维:玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维、植物纤维、玄武岩纤维等。



其中,树脂基体赋予了CFRTP优良的力学性能、热性能、耐化学腐蚀性和易加工性能,而增强纤维主要决定了复合材料的机械性能。




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图    连续纤维增强热塑性复合材料




CFRTP的优势:

1)预浸料可长期保存;
2)具有优良的综合性能,特别是在高温、高湿度下仍能保持良好的力学性能;
3)成型方法众多,生产效率高;
4)制品可重复加工、再生利用。


自20世纪70年代初开发以来,CFRTP越来越受到各国重视,发展速度迅速;我国从80年代中后期也开展了CFRTP的研制工作,但与发达国家相比,差距仍很大,目前处于快速发展阶段。


连续纤维增强热塑性复合材料行业的集中度较高,极高的技术壁垒、巨额的资金投入使得国际上真正具有连续纤维增强热塑性复合材料研发和规模化生产能力的公司屈指可数。

  • 国外企业:SABIC、帝斯曼、赢创、阿科玛、索尔维、朗盛、科思创、帝人、埃万特、杜邦、巴斯夫、东丽等。
  • 国内企业:金发科技、普利特、江苏奇一、长海股份、中广核俊尔、杰事杰等。


二、连续纤维增强热塑性复合材料的应用



根据美国 Lucintel 公司早期分析报告显示,连续纤维增强热塑性复合材料的市场产值在 2019 年可达 2.167 亿美元,用于多种市场,诸如航空航天、交通运输、体育器材、工业用品和防弹材料等。近年来,连续纤维增强热塑性复合材料在笔记本电脑外壳等消费类电子、增强管道和新能源汽车领域开始应用,取代金属材质,达到轻量化的目的。



1、汽车



在汽车轻量化趋势的替代材料中, CFRTP密度较低、强度较大,并且耐磨、耐热、耐腐蚀,性价比较高,可用于制造汽车结构件、内饰件等。
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图   汽车A柱

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图   汽车前端支撑

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图   汽车座板



2、消费类电子


CFRTP可用于手机、笔电、耳机外壳,比传统的镁铝合金轻,且具有与金属材料同样良好的抗弯和抗扭刚度。

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图  CFRTP  用于笔电外壳

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图  CFRTP  用于手机外壳

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图  CFRTP 用于耳机头带和耳壳的外表面


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图   CFRTP 用于 无人机部件



3、鞋材


CFRTP具有高强度、轻量化、出色的抗扭转性、高稳定性,可用于鞋子中底、中足支撑片及鞋头。


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4、其他消费品



CFRTP由于高抗冲击及成型快速的特点可应用在头盔、拉杆箱、运动器材配件等领域。

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图  行李箱外壳

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图  自行车头盔



艾邦建有热塑性复合材料微信群,欢迎Sabic、东丽、朗盛、巴斯夫、科思创、俊尔、广州金发、振石集团、常州汉耀韩华、上海杰事杰华航复材、集威新材料、江苏科悦、深圳市科聚新材料、浙江华正新材料、浙江胜钢新材料、浙江遂金复合材料等热塑性复合材料企业,主机厂,零配件厂商,玻纤供应商,助剂,设备等企业加入我们微信群。



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