熱塑性碳纖維材料作為一種綜合性能非常出色的高端材料,近年來在國外和國內的研究領域受到越來越多的關注和重視。本文將分別從國內外兩方面探討熱塑性碳纖維材料的研究進展情況。

(熱塑性樹脂)
一、國外研究進展
在國外,熱塑性碳纖維材料的研究已經非常成熟。近年來,美國、德國等發達國家在此領域投入了大量的科研資源,不斷突破材料性能和制備工藝的難題,將熱塑性碳纖維材料用于航空航天、汽車、電子等領域。其中,最具代表性的項目就是美國NASA(美國國家航空航天局)的XD-15熱塑性碳纖維材料。
XD-15熱塑性碳纖維材料是美國NASA在20世紀80年代初期研發的一種高性能熱塑性復合材料。該材料以碳纖維為增強材料,以聚苯硫醚為基礎材料,加入了特殊的炭化劑和耐高溫樹脂,制成了一種優異的輕質高強熱塑性復合材料。XD-15熱塑性碳纖維材料表現出了極高的剛度、強度和熱穩定性,在航空航天領域被廣泛應用。
以及美國戰機F-5E,F-5F,T38和V22的起落架門和F35的發動機檢查口蓋均使用了碳纖維聚醚醚酮(PEEK)復合材料。Victrex公司聯合龐巴迪公司嘗試了用CF/PEEK復合材料生產機翼、中央翼盒以及油箱的液壓和燃油托架,這都是利用了PEEK耐溶劑和化學腐蝕的優勢特性。而Stelia宇航公司則制備了全尺寸的機身驗證件,包含了薄蒙皮、閃電防護、桁條和框等結構,證明了CF/PEEK復合材料可以被應用于主承力結構。

(碳纖維絲)
二、國內研究進展
在我國,熱塑性碳纖維材料的研究起步比較晚,但近年來也取得了一定的進展。這里我們來聽聽從事該熱塑性碳纖維復合材料研究的無錫威盛新材這里的深入解讀。目前,我國的熱塑性碳纖維材料主要集中在碳纖維增強聚苯硫醚(PPS)和聚醚醚酮(PEEK)兩種基礎材料上。下面我們分別介紹一下這兩種材料的研究情況:
碳纖維增強聚苯硫醚(PPS)
聚苯硫醚類高溫塑料是一種性能優異的高分子材料,廣泛應用于高性能結構件、化工設備、宇航器和飛行器等領域。碳纖維增強聚聚苯硫醚熱塑性復合材料的研究也得到了我國科學家的重視。無錫威盛新材在2022年完成了該熱塑性碳纖維材料單向帶的成功,在2023年3月份,成功的完成碳纖維增強聚苯硫醚(PPS)的量產,受到了飛機研究所以及相對應零配件廠家的認可,并且進行了產品輸出。
聚醚醚酮(PEEK)
聚醚醚酮是熱塑性高分子中一種重要的材料,以其優異的化學穩定性、熱穩定性、耐磨性和高溫性能等優點,得到了廣泛的應用。在聚醚醚酮材料中添加碳纖維可以顯著提高材料的力學性能和耐熱性能。研究表明,PEEK碳纖維熱塑性復合材料具有高強度、高剛度、高溫度下的穩定性以及良好的耐腐蝕性能等優異特性,有望在航空、航天、汽車等領域大規模應用。
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總的來說,國外對熱塑性碳纖維材料的研究已經非常成熟,目前被廣泛應用于航空航天、汽車、火車、新能源等高端領域。而我國的研究起步比較晚,但近年來也取得了一定進展,有望在未來的科研和應用領域繼續保持快速發展趨勢,威盛新材就成功的完成了多種長纖連續碳纖維熱塑性復合材料的生產。
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