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解析CFRTP与CFRTS:CFRTP——新时代材料的崛起之路

发表时间:2024-06-14 16:07:50  作者:碳纤维作者 阅读数:85

  在材料科学日新月异的探索中,对材料的高性能与多功能性追求从未止步。特别是在航空航天、轨道交通、汽车制造、医疗健康及能源等领域,对材料的极限承受能力和卓越表现提出了更高要求。正是在这样的背景下,碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)凭借其超凡性能崭露头角,尤其是以热塑性树脂为基础的碳纤维增强热塑性复合材料(CFRTP),正逐步取代传统碳纤维增强热固性复合材料(CFRTS),引领材料领域的革新潮流。

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  先简单认识一下几种碳纤维增强复合材料的简称:

  碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)

  碳纤维增强热塑性复合材料(CFRTP)

  碳纤维增强聚醚醚酮复合材料(CFPEEK)

  碳纤维增强热固性复合材料(CFRTS)

  碳纤维增强环氧树脂复合材料简称(CFEpoxy)

  在这些成员中,CFPEEK作为CFRTP的代表,正引领一场材料革命。让我们细究其何以CFPEEK能够成为CFEpox的有力竞争者,乃至超越者。

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  材料加工与性能跃升

  成型温度有不同,CFPEEK,因为PEEK树脂的耐高温性更强,通常是采用UD带铺放,再410℃下的模具内完成产品固化,从而应用。而CFEpoxy可以通过热压罐、高压釜在80℃-180℃下固化。也因为热塑性树脂的耐高温性更高,因此热塑性树脂碳纤维复合材料相比环氧树脂碳纤维复合材料的耐高温性更高。

  机械性能上,CFPEEK(UD)带,拉伸强度可达2450Mpa,而CFEpoxy材料制作的产品拉伸强度为311MPa。CFPEEK材料制品的断裂韧性,在应力强度因子高出10%。而在材料硬度的测试中,CFPEEK材料制造的产品部件性能更优异。

  在耐高温性上,热塑性树脂PEEK的玻璃化转变温度更高,赋予了CFPEEK材料具备了更高的热稳定性,之前有过一篇关于高温下热塑性碳纤维材料优势分析,感兴趣的朋友,可以去阅读一下。CFPEEK材料的LOI值为47,也进一步的提升了该材料的阻燃性能。

  在进行CFPEEK和CFEpoxy对比下,能够发现CFPEKK具备更高拉伸强度、热稳定性、阻燃等特性,使其成为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严苛的应用领域中得以应用。卓越的拉伸强度,能够在更需要坚固的部件上得以应用。

  那更高的玻璃化转变温度,让CF-PEEK材料制品能够在更高温环境下适用,以前的碳纤维制品应用到航天飞机上更多的是结构件,现在更耐高温的CFPEEK材料制造的防护罩、零部件就可以应用到发动机等高温环境下得以应用。

  那优异的阻燃性,也能够在飞机内饰以及飞机消防设备上面得以应用。

  CFPEEK代表着连续碳纤维热塑性复合材料在多渠道渠道传统的CF环氧树脂基正在慢慢的成为众多行业的首选,以科学为后盾,进而成为行业的重要选择。

  这种以热塑性树脂为基体,连续碳纤维为增强体的新材料,是材料科学新时代的象征,从飞机的内饰到防护罩,开辟的航空航天的新视野。在汽车领域中,也能够以更轻、更强、更耐热的部件,进而提高汽车性能的同时,有你更好的确保其安全性。此外热塑性树脂赋予的特殊性能,PEEK具有非常好的亲肤性,这是热固性树脂不具备的性能优势,CFPEEK的生物相容性和强度支撑性,能够彻底改变医疗植入物和设备,有助于推动医疗器械的创新和发展。

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  制备挑战与机遇

  传统的CFEpoxy材料,受限于环氧树脂的原因,存在脆性高、抗裂性差和吸湿性高等局限性,CFPEKK这类高性能连续碳纤维热塑性复合材料的高拉伸强度、热稳定性好、阻燃性、可回收性,就在多领域中成为了有前途的替代品。

  但热塑性碳纤维复合材料的制备也有挑战和机遇,国内率先完成CFPEEK预浸料生产的东台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战说过这样一句话:“我们大概做了两三年的基础研究,从高分子材料的性能研究开始,先解决了基础的科学问题,然后开始设计优化生产设备。将复杂问题简单化的方法只有一个,那就是在实践中不断发现新问题,解决新问题。当问题解决得差不多时,我们就可以确定自己找对了方向,前进速度就会提升起来。”智上新材料的企业负责人同时强调了项目的资金投入和人才投入,“搞碳纤维必须要舍得花钱,没有持续资金投入就不能连续实验,没有上千次实验,是搞不出理想的结果的。另一方面,也要选对人,关键性的技术人才能够画龙点睛、点石成金,找对人需要时间更需要机缘。”

  从航空航天到医疗,连续碳纤维热塑性复合材料正在推动创新,为以前无法想象的可能性打开大门。连续碳纤维热塑性复合材料CFPEEK,不仅是一种材料的创新,更是一场革新运动,一个对未来的承诺,是人类潜能的实证。从蓝天翱翔到生命健康的守护,CFPEEK正开拓前所未有的可能性,塑造一个材料科学的新时代。


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