連續纖維增強熱塑性復合材料

　　

　　隨著工業制造技術和塑料改性技術的不斷發展，以塑代鋼已經在汽車制造、移動辦公以及家居行業中形成一種趨勢，許多傳統的金屬部件，逐漸被高性能的塑料所替代。 連續纖維增強熱塑性復合材料由于輕質、高剛度、高韌性等特性，在汽車工業，航空航天，軍工，電子等諸多領域已經普及，具有極大的市場應用空間。

　　

　　連續纖維增強熱塑性復合材料（CFRTP）是指以熱塑性樹脂為基體，連續性纖維為增強材料，經過樹脂熔融浸漬、擠壓等工藝形成的輕質、高強度、高剛性、高韌性、可回收的新型熱塑性復合材料。

　　

　　

　　

　　國內連續纖維增強高性能熱塑性復合材料起步較晚，但發展速度較快，目前國內企業已掌握了連續玻纖增強熱塑性單向帶、層合板、蜂窩板產品的技術核心，并在國內已經大批量的應用于管道、軌道交通、商用車輕量化等領域。

　　

　　此外，在以連續碳纖維和芳綸纖維等作為增強材料的先進熱塑性復合材料的開發與應用方面也取得了一定的進展，全國產化正在加快進程。

　　

　　航空

　　

　　根據波音公司的 2020-2039 年商業市場展望，到2039年，全球將有48,400架商用飛機飛行，比2019 增加22,500 架。與此同時，航空公司正在加快舊飛機的更換周期，以提高機隊的效率和可持續性。 熱塑性復合材料可以幫助航空航天制造商滿足這種迅速增長的需求。

　　

　　航天航空領域一般采用高性能的碳纖維、芳綸纖維、玻璃纖維作為其增強材料，使用PEEK、PPS、PES作為樹脂基，一般使用在耐熱不超過425℃的部件。由于這些熱塑性樹脂具有良好的耐溫性，使得其成為熱塑性復合材料領域異常活躍的研究開發熱點。

　　

　

　　

　　METEOR項目聯盟優化熱塑性預浸料生產，實現CFRTP在航空結構上的產業化應用。METEOR的任務是確定、開發和優化價值鏈的所有步驟，從而降低預浸料制造的成本和能源，繼而實現碳纖維增強熱塑性塑料（CFRTP）在工業規模的航空結構上的應用，據說這是一個有待開發的空間。該項目的各個階段包括聚醚酮酮（PEKK）的合成和微粉化、各種纖維增強材料的浸漬、懸垂和固結OOA等。

　　

　　作為空中客車30多年來的頂級供應商，Teijin為空中客車提供了Tenax碳纖維，用于各種飛機家族。2014年5月，Tenax TPCL被列入空客公司的合格產品名單，成為全球首個在空客飛機主要結構部件中使用碳纖維增強熱塑性塑料（CFRTP）的公司。Tenax TPCL采用高沖擊、耐熱、耐化學聚醚酮（PEEK）熱塑性樹脂制成的碳纖維復合材料，由德國Teijin carbon Europe提供。

　　

　　消費類電子

　　

　　筆記本電腦是一種小型化、移動便攜設備，隨著技術更迭，輕薄化成為筆電發展的重要趨勢。外殼是筆記本電腦機體的保護結構，同時也影響著筆電的散熱、美觀及重量。

　　

　　質輕高強，加工性能好的連續纖維增強熱塑性復合材料可滿足筆電輕薄化結構要求，片材的性能可根據帶材層疊設計調節，通過模壓+注塑設計功能集成，實現具有成本效益的批量加工。

　　

　　除了筆記本電腦外，CFRTP材料在手機、平板等電子產品外殼上廣泛應用。

　　

　　

　　

　　東麗碳纖維復合材料應用于多款筆記本電腦外殼。早在2013年，索尼就與TORAY合作，采用單向碳纖維復合材料打造輕薄的筆電外殼，推出多款碳纖維復合材料外殼的筆電產品，比如近兩年的、VAIO SX14，以及世界首款立體成型碳纖維機身的筆記本電腦——VAIO? Z等。

　　

　　科思創開發出連續纖維增強熱塑性復合材料電腦外殼。科思創Maezio?連續纖維增強熱塑性復合材料綜合了高品質的外觀、輕量化、高強度和多種加工方式以及可回收等優勢，能廣泛應用于汽車交通、電子電氣、運動休閑和消費品等領域。

　　

　　由Maezio?制成的筆記本電腦外殼與傳統鋁鎂合金相比，可以減輕15%左右，與金屬材料相比，復合材料外殼具有類似的良好彎曲和扭轉剛度。

　　

　　朗盛Tepex連續纖維增強熱塑性復合材料應用于筆電、平板及手機外殼。朗盛Tepex連續纖維增強熱塑性復合材料在IT行業的典型應用包括筆記本電腦、平板電腦和智能手機的蓋子。朗盛還通過可重復使用的聚碳酸酯水瓶的回收物開發新系列的Tepex材料，應用于筆電等消費電子產品外殼。

　　

　　汽車零部件

　　

　　隨著節能減排要求的提高以及汽車電動化的加速，汽車輕量化成為汽車行業的發展潮流，推動著包括高強度鋼、鋁合金、工程塑料以及復合材料等在內的輕量化材料在汽車領域的應用。

　　

　　CFRTP在汽車輕量化設計中具有巨大的應用潛力，可替代部分金屬材料和高端聚合物材料，應用于座椅靠背、前端模塊、車門內板、保險杠等車身結構件、半結構件上。

　　

　　在乘用車中應用為：座椅及其骨架、車窗導槽、門內板、保險杠支架、發動機罩、前端托架、腳踏板、儀表板骨架、導流板、車廂底板、備胎箱、蓄電池托架、汽車進氣歧管。國內汽車中帕薩特、POLO、寶來、奧迪A6、高爾夫、別克凱越、別克GL8商務車等車型已采用大量高性能FRTP零部件，其中大部分采用了GMT或者LFT。

　　

　

　　

　　梅賽德斯-奔馳S級轎車上的負載艙。朗盛Tepex dynalite連續纖維增強熱塑性復合材料的一項新應用是制造安裝在梅賽德斯-奔馳S級轎車上的負載艙，用于容納 48V 車載電源電池。這種復合材料部件能夠承受高機械應力，并且比同類金屬板部件輕30%左右，可以防止電池在發生碰撞時穿透或損壞凹槽壁，同時確保負載艙的密封性。

　　

　　東風汽車輕型卡車工具箱。SABIC與中國主要貨車制造商東風汽車合作，開發出一種用于生產堅固而且輕量化的車載工具箱新型復合塑料混合解決方案。該應用混合了SABIC的 STAMAX? 長玻纖聚丙烯樹脂和一種連續玻纖復合層壓嵌件，采用雙色注塑工藝生產。與類似設計的鋼制零件相比，采用該方案生產的成品零件重量減輕了30%，并有效提高了東風汽車的生產效率。

　　

　　鞋材

　　

　　CFRTP具有高強度、輕量化、出色的抗扭轉性、高穩定性，可用于鞋子中底、中足支撐片及鞋頭。

　　

　　目前耐克喬丹系列是連續纖維增強熱塑性復合材料的忠實用戶，其中喬丹11到13代籃球鞋均采用美國PMC公司生產的碳玻混編熱塑性碳板作為足弓支撐板，其中喬丹11代截止目前依舊是全球銷量最好運動鞋之一，使得越來越多的籃球愛好者了解了碳板。

　　

　　

　　

　　科思創攜手安踏開發出高性能運動鞋。國產運動品牌安踏發布了克萊·湯普森系列簽名鞋的最新成員——KT6。這款標志性的籃球鞋搭載了多種材料技術， 包括由科思創Maezio ?碳纖維復合材料制成的碳纖維抗扭和力傳導模塊。

　　

　　Maezio ?連續纖維增強熱塑性復合材料可為包括運動鞋在內的眾多行業帶來高性能保障。由于其輕量化及高強度的特點，可應用于運動鞋的中底、鞋頭和支撐片，帶來出色的剛性而不會增加過多重量。其中，支撐片是鞋子的支撐結構，位于中足位置，主要用于增強抗扭。