碳纤维复合材料收到业界追捧的理由想必大家都已经有所了解,但是只有真正的内行人才知道,其实碳纤维复材本身也在更新迭代。目前市面上常见的大部分为热固性碳纤维复合材料,未来可能取代它的是正在全方位探索的热塑性碳纤维复合材料。至于两者有何区别,且听我娓娓道来。
 
碳纤维复合材料预浸料
 
热固性与热塑性复合材料的核心区别
 
热固和热塑其实都是碳纤维与树脂融合而成的聚合物,不同的是碳纤维本身的形态,以及树脂的选择。
 
1、碳纤维形态:热固性碳纤维复材中的碳纤维是以短切或粉末的形态融入,而热塑型碳纤维复材则是连续性碳纤维。看完上面的这张图片,你就能理解了,连续碳纤维的综合性能高于短切和粉末。
 
2、树脂:热固性碳纤维复材多采用环氧树脂、双马来树脂等,而热塑性树脂有聚醚醚酮(PEEK)、聚苯硫醚(PPS)等。
 
成卷状的碳纤维复合材料预浸料
 
碳纤维复材中,热固性VS热塑性
 
首先需要说明,现阶段热固性和热固性碳纤维复合材料都在升级发展,不会出现热塑取代热固的情况,最终能否取代与被取代,影响的因素还有很多。
 
1、热塑性碳纤维复合材料的优点
 
A、耐冲击性好:热塑性复合材料具有比同类热固性材料更高的耐冲击性,这种差异甚至可以达到10倍之多;
B、可延展性:而热塑性碳纤维复合材料的另一个主要优点是具有延展性,未加工的热塑性树脂在室温下为固体,但是当热和压力浸渍增强纤维时,会发生物理形态的变化,这也是它能够重新成形的原因。
 
2、热塑性碳纤维复合材料的缺点
 
A、熔融难度大:热塑性树脂的自然状态为固体,因此很难用增强纤维进行浸渍,必须将树脂加热到熔点,并且必须施加压力以整合纤维,然后必须在仍然处于压力下的状态下将复合材料冷却。
B、生产成本高:需要使用特殊的工具、技术和设备,才能完成热塑性碳纤维复合材料的生产加工,因此热塑碳纤维复材价格要昂贵许多。
 
碳纤维复合材料预浸料表面光滑
 
3、热固性碳纤维复合材料的好处
 
A、加工难度低:尽管室温液态树脂需要足够的通风以用于露天生产应用,但它相当容易使用。在层压(闭模制造)中,可以使用真空或正压泵快速成型液态树脂,从而实现批量生产。
B、成本低:热固性碳纤维复合材料中的短切碳纤维和树脂,通常采购成本较低。
 
4、热固性碳纤维复合材料的缺点
 
无法二次成型:一旦被催化,热固性树脂就不能反转或重新成形,这意味着一旦形成热固性复合材料,就不能改变其形状。因此,热固性复合材料的回收非常困难。
 
对比热固性碳纤维和热塑性碳纤维的优劣势,目的是为了让企业在选择前有更多的了解,而不是只为了分一个高下。未来几十年内,热固性和热塑性碳纤维都讲活跃在各个领域,因此没有必要厚此薄彼,选择合适的最重要。