熱塑性碳纖維發(fā)展速度為什么并不快？

    碳纖維材料在全世界都受到極大的關(guān)注，因?yàn)樗男阅芸梢栽诤娇蘸教旌蛙姽ゎI(lǐng)域發(fā)揮出巨大的價(jià)值。相對(duì)國外，國內(nèi)的碳纖維產(chǎn)業(yè)羸弱，追趕了30年才逐漸有了一定的規(guī)模，但是對(duì)比全球碳纖維龍頭，依然存在至少20年的差距。熱塑性碳纖維作為碳纖維產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要方向，經(jīng)歷了幾十年的發(fā)展，卻依然沒有達(dá)到預(yù)期的規(guī)模，它的發(fā)展速度為什么如此緩慢？

    技術(shù)門檻太高限制熱塑性碳纖維技術(shù)突破

    碳纖維并不是天然形成的，是通過高科技技術(shù)產(chǎn)出的高性能材料，這就造就了一個(gè)情況，那就是技術(shù)如果遇到瓶頸，那后續(xù)碳纖維的研究就會(huì)受到極大的限制，而連續(xù)碳纖維熱塑性復(fù)合材料就是目前卡殼的一個(gè)問題。材料、設(shè)備等因素達(dá)不到要求，碳纖維技術(shù)就會(huì)停滯不前，來看看熱塑性碳纖維目前有哪些難題需要解決。

    1、展絲不充分，樹脂浸潤效果差：連續(xù)碳纖維熱塑性復(fù)合材料預(yù)浸料的制作過程包含多道工序，其中展紗是比較靠前的一步，展紗不充分，后續(xù)制備的熱塑性碳纖維預(yù)浸料將會(huì)出現(xiàn)一個(gè)較大的問題，那就是樹脂浸潤效果很差。

    不同于熱固性樹脂，熱塑性樹脂高溫熔化后具有非常大的黏度，如果碳纖維原絲沒有展紗充分，樹脂就只能浸潤到接觸到的外側(cè)的碳纖維原絲，中間被包裹住的碳纖維原絲得不到樹脂的浸潤，制成的熱塑性碳纖維預(yù)浸料分布不均勻，性能強(qiáng)度不平均，如果拿這種預(yù)浸料加工碳纖維制品，性能得不到保證。

    2、溫度、壓力與比例控制不當(dāng)，性能不穩(wěn)定：想要制備熱塑性碳纖維復(fù)合材料預(yù)浸料，還需要解決樹脂浸潤碳纖維的問題，上面提到熱塑性樹脂高溫下粘性很高，對(duì)應(yīng)的浸潤難度也就會(huì)加大，因此想要達(dá)到充分浸潤，難度不小。

    目前熱塑性樹脂浸潤碳纖維的方法有兩大類，分別是預(yù)浸漬法和后浸漬法，預(yù)浸漬法包含熔融浸漬法和溶液浸漬法，后浸漬法包含薄膜層疊法、粉末浸漬法、纖維混雜法等。從工藝可行性和預(yù)浸料性能質(zhì)量兩方面考量，多選用熔融浸漬法來制備連續(xù)碳纖維增強(qiáng)熱塑性預(yù)浸料。

    熔融浸漬法是將碳纖維通過熔融的熱塑性樹脂基體后得到浸漬的方法，可節(jié)省材料、減少對(duì)環(huán)境的污染，同時(shí)能精確控制預(yù)浸料中基體的重量分?jǐn)?shù)。但熔融浸漬法需要對(duì)溫度、壓力和材料的比例有非常嚴(yán)格的控制，需要經(jīng)過不斷的實(shí)驗(yàn)，找到合適的數(shù)據(jù)和比例才能制備出性能穩(wěn)定的碳纖維預(yù)浸料。

    應(yīng)用市場不明朗降低熱塑性碳纖維需求

    技術(shù)向是限制熱塑性碳纖維發(fā)展的一個(gè)坎兒，而應(yīng)用市場就是檢驗(yàn)熱塑性碳纖維是否具備商用價(jià)值的檢驗(yàn)門。目前熱固性碳纖維的應(yīng)用遍及全球大部分產(chǎn)業(yè)，但實(shí)際上它的市場規(guī)模卻并不大。每年的碳纖維產(chǎn)能遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于市場需求，這就說明碳纖維材料的應(yīng)用市場是巨大的，如果熱塑性碳纖維有所突破，碳纖維下游產(chǎn)業(yè)將會(huì)有很大的可能會(huì)井噴式的發(fā)展起來。但想要擁有成熟的碳纖維市場，下面的幾個(gè)問題就不得不面對(duì)。

    1、市場認(rèn)知不足：需求市場目前對(duì)熱固性碳纖維復(fù)合材料的認(rèn)識(shí)程度已經(jīng)有了一些積累，但是對(duì)熱塑性碳纖維復(fù)合材料的認(rèn)知不足。市場需求不旺盛，那加入熱塑性碳纖維產(chǎn)業(yè)的企業(yè)和廠家自然就不多，沒有人參與，熱塑性碳纖維復(fù)合材料發(fā)展的動(dòng)力就不足。

    2、制備難度太高：有了企業(yè)和廠家參與，不代表可以將熱塑性碳纖維復(fù)合材料產(chǎn)業(yè)帶動(dòng)起來，因此這還是一項(xiàng)技術(shù)活兒。熱塑性樹脂熔融溫度高，而且熔融后黏度很高，想要充分浸潤連續(xù)碳纖維形成均勻的熱塑性碳纖維預(yù)浸料難度非常高，光是這一個(gè)環(huán)節(jié)上的技術(shù)就非常難攻克，更別說其他生產(chǎn)環(huán)節(jié)的問題了。

    3、原材料成本過高：熱塑性碳纖維復(fù)合材料的制備不僅要考慮技術(shù)問題，還要考慮原材料的來源問題。國內(nèi)碳纖維原絲的產(chǎn)能嚴(yán)重不足，熱塑性樹脂并不稀缺，但是這兩種原材料都有一個(gè)共同點(diǎn)，那就是貴。如果進(jìn)口國外的熱塑性碳纖維預(yù)浸料，價(jià)格還會(huì)更貴。

    技術(shù)上有所突破，市場上積極拓展，兩者相輔相成。熱固性碳纖維的發(fā)展中，國內(nèi)的發(fā)展速度非常迅猛，給予足夠的時(shí)間，達(dá)到世界一流水平并不是癡人說夢。而熱塑性碳纖維方面，差距可能還沒有達(dá)到天壤之別，或許我們可以在這個(gè)方面實(shí)現(xiàn)彎道超車。

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