在過去的十年內(nèi)，熱固性碳纖維增長迅猛，從2016年開始，國際風(fēng)電葉片代工逐漸由歐洲轉(zhuǎn)向國內(nèi)，該領(lǐng)域碳纖維需求激增，帶動我國碳纖維需求量穩(wěn)定增長。數(shù)據(jù)顯示，我國碳纖維需求量由2016年的2.0萬噸增長至2022年的7.75萬噸，復(fù)合年均增長率達(dá)24.6%。然而在高性能的熱塑性碳纖維板塊的速度卻非常的慢，從碳纖維需求量中可以看到2021年/2022年我國對碳纖維需求占比較高的領(lǐng)域是風(fēng)電葉片與體育休閑，需求量占比分別是36%、28%，在航空航天領(lǐng)域占比僅為3%。但隨著我國碳纖維技術(shù)的提升以及航空航天的發(fā)展，碳纖維需求量將會進(jìn)一步擴(kuò)大。而且是對高性能碳纖維材料的需求，熱塑性碳纖維就滿足這樣的條件，這促使了我們面對困難依然要進(jìn)行高性能熱塑性碳纖維研究的根本。
數(shù)據(jù)引用：中商產(chǎn)業(yè)研究院
碳纖維市場規(guī)模也在逐年擴(kuò)大，傳統(tǒng)熱固性碳纖維復(fù)合材料的競爭愈演愈烈，一方面是成本角度來贏得更大市場競爭力，這在大絲束上體現(xiàn)明顯，另外一方面就是從碳纖維性能角度出發(fā)，有從增強(qiáng)體角度小絲束碳纖維的研發(fā)，也有從基體樹脂角度出發(fā)的研發(fā)路線。
在采用熱塑性樹脂作為基體的研究中困難叢叢，但依然需要前行。從性能表現(xiàn)角度看，熱塑性碳纖維帶來的收益卻非常高，這是熱塑性碳纖維研發(fā)的意義所在。高性能的熱塑性樹脂在機(jī)械性、耐高溫性等多方面表現(xiàn)出了不俗優(yōu)勢，比如在航空航天應(yīng)用中的碳纖維，要求樹脂基體的Tg值高于177，機(jī)械強(qiáng)度上面抗拉強(qiáng)度高于70MPa，抗張模量大2GPa，另外其損失容限也要更低，這才能滿足航空航天應(yīng)用中更薄的結(jié)構(gòu)下的輕量化同時還有更好的安全性。
熱塑性樹脂替代熱固性樹脂在性能上進(jìn)行提升之外，也能夠使得碳纖維復(fù)合材料帶來更多可能性，熱塑性碳纖維能夠通過熔融實現(xiàn)重塑的優(yōu)勢，也是我們說到的可回收利用性能。熱塑性樹脂的特殊性，在成型后的產(chǎn)品，也不破壞樹脂的內(nèi)部分子結(jié)構(gòu)，能夠通過熔融重組進(jìn)行材料的回收利用。研究熱塑性聚酰胺材料，進(jìn)行性能比對，整個的性能不會低于85%，這就給碳纖維在環(huán)�？苫厥丈蠋砹诵碌耐黄�。熱塑性的特性，也能夠在產(chǎn)品固化上面帶來收益，
此外熱塑性的方式讓碳纖維制品在產(chǎn)品制作上面，能夠具有更多的可行性，傳統(tǒng)的熱固性碳纖維結(jié)構(gòu)件往往是進(jìn)行膠接的方式實現(xiàn)跟金屬部件的連接，但是熱塑性就能夠直接進(jìn)行軟化焊接到金屬管件上面，帶來更多的設(shè)計可能性。
第二十四屆中國國際復(fù)合材料展覽會上，智上新材就專門進(jìn)行了熱塑性連續(xù)碳纖維單向帶的展出，是國內(nèi)率先完成該項技術(shù)的生產(chǎn)廠家，受到眾多同行以及下游客戶的關(guān)注，紛紛駐足。
既然熱塑性碳纖維如此具有優(yōu)勢為什么大家不都研發(fā)，而只有這幾家碳纖維領(lǐng)域的公司在進(jìn)行該項研究呢，這里面就涉及到熱塑性碳纖維的技術(shù)問題，存在難浸漬的問題，需要投入大量的時間、資金設(shè)備、高端人才的綜合下才能進(jìn)行。
比如技術(shù)上面，單純的一項樹脂浸漬就把很多人給拒之門外，傳統(tǒng)的熱固性樹脂在沒固化之前表現(xiàn)出低粘度的特性，比較容易的就完成了碳纖維的浸漬。而熱塑性樹脂材料，其粘度比較高，在碳纖維內(nèi)流動就是一大難題。通過跟智上新材的科研楊總溝通下，了解到，是可以通過熔融的方式來降低樹脂的粘度，從而完成浸漬，但是如果在熔融的時候溫度過高的話，又容易導(dǎo)致熱塑性樹脂氧化與降解，這里就要對每一種熱塑性樹脂的特點(diǎn)以及它們不同含量下不同的工藝調(diào)整，都是需要大量的理論知識結(jié)合實踐知識才能解決。
在這樣的工藝要求下，設(shè)備的要求也非常的高，傳統(tǒng)的熱固性設(shè)備沒辦法滿足，需要大量的資金投入。另外在不斷的技術(shù)研發(fā)中，熱塑性樹脂的損耗也比較高，再加上高模量的碳絲，綜合實際的成本上就非常的高，這也勸退了很多想要進(jìn)入這個領(lǐng)域的企業(yè)。
因此熱塑性碳纖維的成功量產(chǎn)，就受到了非常多人的關(guān)注。熱塑性碳纖維復(fù)合材料的研究無論是民用領(lǐng)域還是軍用領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用，對于國家的發(fā)展具有極其重要的意義。CF 增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料是未來研究的重點(diǎn)之一。必須要發(fā)展自己的材料技術(shù)，以防止國外通過碳纖維復(fù)合材料來阻礙我國的發(fā)展，備受矚目是必然的事情。
