碳纖維復(fù)合材料根據(jù)樹(shù)脂基體的不同,可分為熱塑性碳纖維復(fù)合材料和熱固性碳纖維復(fù)合材料兩大類,目前,市場(chǎng)上應(yīng)用的還是以熱固性碳纖維復(fù)合材料為主,尤其是以環(huán)氧樹(shù)脂基碳纖維復(fù)合材料居多。
與熱固性碳纖維復(fù)合材料相比,熱塑性碳纖維復(fù)合材料的優(yōu)勢(shì)表現(xiàn)于以下幾個(gè)方面:
一是可回收性,熱塑性碳纖維復(fù)合材料在達(dá)到一定熔點(diǎn)后,可以實(shí)現(xiàn)二次成型,而熱固性碳纖維復(fù)合材料不具備這種特性,無(wú)法實(shí)現(xiàn)回收利用;
二是熱固性碳纖維復(fù)合材料預(yù)浸料需要低溫保存,而熱塑性碳纖維復(fù)合材料在儲(chǔ)存期、儲(chǔ)存條件等方面沒(méi)有要求;
三是熱塑性碳纖維復(fù)合材料制品在成型過(guò)程中與熱固性碳纖維復(fù)合材料發(fā)生的反應(yīng)不同,在成型周期上時(shí)間更短,生產(chǎn)效率相對(duì)更高。
既然熱塑性碳纖維復(fù)合材料的優(yōu)勢(shì)如此明顯,那么其是否會(huì)取代熱固性碳纖維復(fù)合材料呢?對(duì)此問(wèn)題,答案是否定的,其認(rèn)為有以下幾個(gè)原因:
首先,熱塑性碳纖維復(fù)合材料與熱固性碳纖維復(fù)合材料在應(yīng)用場(chǎng)景上有一定的區(qū)別。熱固性碳纖維從上世紀(jì)80年代至今,已經(jīng)在一些領(lǐng)域取得了比較成熟的應(yīng)用,例如,在體育運(yùn)動(dòng)和休閑領(lǐng)域。而且,碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的應(yīng)用主要著眼于產(chǎn)品需求,除了高強(qiáng)度、輕量化、耐腐蝕之外,耐磨性、阻燃性、導(dǎo)電性等等也都是必須考慮的重要參數(shù)。
樹(shù)脂基體不同,復(fù)合材料的性能表現(xiàn)也各不相同,熱塑性碳纖維復(fù)合材料與熱固性碳纖維復(fù)合材料具有重合的應(yīng)用領(lǐng)域,也有各自相對(duì)獨(dú)立的應(yīng)用領(lǐng)域。
其次,熱塑性碳纖維復(fù)合材料的應(yīng)用成本比熱固性碳纖維復(fù)合材料要高。熱塑性樹(shù)脂基體種類很多,一些的熱塑性樹(shù)脂的價(jià)格是環(huán)氧樹(shù)脂的數(shù)十倍。除了材料本身價(jià)格比較貴以外,熱塑性碳纖維復(fù)合材料制品的制造成本也更高,因?yàn)闊崴苄詷?shù)脂與連續(xù)性碳纖維的熔融比較難,技術(shù)要求高,工藝更復(fù)雜,所以,目前國(guó)內(nèi)的熱塑性碳纖維還是以粉末或者短切碳纖維增強(qiáng)的方式來(lái)應(yīng)用的。
再者,熱塑性碳纖維復(fù)合材料的應(yīng)用市場(chǎng)還處在孵化期,更多的應(yīng)用領(lǐng)域還未顯現(xiàn)。一直以來(lái),囿于制造技術(shù)和應(yīng)用成本,熱塑性碳纖維復(fù)合材料主要用在航空航天領(lǐng)域,僅有少數(shù)幾種熱塑性碳纖維復(fù)合材料在汽車制造領(lǐng)域有所應(yīng)用。
可以說(shuō),熱塑性碳纖維復(fù)合材料并未得到真正的、深入的、大范圍的應(yīng)用,熱塑性碳纖維復(fù)合材料要想同熱固性碳纖維復(fù)合材料那樣在軌道車輛、工業(yè)制造、智能機(jī)械以及醫(yī)療設(shè)備中取得廣泛的應(yīng)用,還需要相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間。