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推动连续纤维增强热塑性复合材料快速增长的几大关键因素

以下文章来源于碳纤维及其复合材料技术 ,作者钱 鑫 博士


热塑性连续纤维复合材料(Thermoplastic continuous fiber composites,TPC)是一种常用于制造结构的材料。这些材料重量轻、耐冲击、易于成型。


热塑性复合材料可以由许多不同类型的树脂基体制成,并且可以针对各种应用进行改性。在本文中,将带大家了解热塑性复合材料的最新创新,以及哪些因素正在推动热塑性复合材料增长?

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可持续性

当模制热塑性复合材料零件完成其生命周期时,例如,当下一代湾流飞机机身达到其寿命极限时,可以将其切碎,放入料斗中,然后注射成型成性能损失很小的其他零件。

相比之下,使用热固性复合材料回收时,在纤维提取后会出现化学结构变化,并且在重复使用中会导致基体损失。虽然热塑性预浸料和热固性预浸料都可以回收,但前者是完全可回收的,回收使用的能源更少,并且有可能不会产生废料。

易于储存

热塑性预浸料不需要冷藏。中型热固性预处理厂需要维持大型冷冻柜以及长期电力成本的情况并不少见。热塑性塑料的消除了上述所有成本,只要把它们存放在袋子里,它们就会一直保存到你需要的时候。

热塑性预浸料通常有5-10年的保质期,如果存放在干燥环境中,达到保质期的风险较低。

节能

相关研究结果表明,与热固性塑料相比,非高压釜(OOA)工艺使用的热塑性塑料工艺可以节省超过30%的成本。

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为了在商用飞机上发挥更大的作用,使用热塑性复合材料还有几个额外的好处,使其在整个航空航天行业中具有吸引力。

可修复性/自愈性

由热塑性聚合物复合材料制成的自愈合材料具有特殊的性能。传统聚合物具有单调的链结构,与传统聚合物相比,它们具有独特的优势,并且可以通过热(疲劳)和机械方式自愈(无需人工干预)。

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断裂、腐蚀等具有自然启发的自我修复的内在特性,这增加了材料的使用寿命和安全性,且减少了维护。此外,开发具有仿生特性的竞争性材料,可能是一个令人兴奋的研究领域,这些材料有可能在包括电子、能源、装甲和空间等领域应用。

易于加工生产

热塑性复合材料原材料,即长纤维和胶带在市场上很容易买到。这些原材料可以被送入连续纤维3D打印机或自动纤维放置(AFP)机器,以数字化方式生产结构零件。

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自动化和过程数字化可以在最少的人为干预下为特定应用定制设计。尤其是采用AFP工艺,层与层之间的粘合空隙率小于1%,消除了后固化。

来源 : 碳纤维及其复合材料技术
编辑 : 艾帅帅



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