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        【專題綜述】連續纖維增強熱塑性預浸料發展現狀

        2024-03-27 97

        預浸料是由一種或者幾種樹脂基體浸漬連續纖維或織物制成的組合物,是復合材料由原料向制品過渡的中間材料,主要分為單向纖維預浸料、織物纖維預浸料和混合纖維預浸料等形式。將預浸料釆用相應的鋪層形式鋪在成型模具上,經過加熱熔融使得樹脂流動并與增強材料充分混合,冷卻固化后即可得到所需的熱塑性復合材料。


        由于預浸料具有纖維成分比例可控、制備工藝種類多且成熟、使用方便等優點,難分散的纖維束如碳纖維等一般先制成預浸料,然后再制成復合材料。為了使制備復合材料過程中樹脂熔融和流動所需的能量最小化,預浸料中增強纖維應均勻分散于熱塑性基體中,從而減少聚合物的長距離流動。如何更好地浸潤纖維是熱塑性預浸料制作時面臨的主要挑戰,因此,選擇適合的浸漬方法和工藝參數是影響熱塑性預浸料性能的關鍵因素。


        國內外研究機構開發了多種熱塑性預浸料制備工藝,目前主流的制備工藝按樹脂基體形態分為預浸漬法和后浸漬法(預混法)兩大類。預浸漬法是指基體以溶液或黏流態的形式充分浸潤增強纖維,經冷卻定型后得到預浸帶,可分為溶液浸漬法、熔融浸漬法及反應鏈增長浸漬法;后浸漬法的樹脂基體形態多樣,多以粉末、薄膜或者纖維為主,將樹脂與增強纖維混合后經高溫熔融浸漬得到預浸料,制備工藝可分為纖維混雜法、粉末浸漬法和薄膜疊層法,圖1(a),(b),(c)分別為纖維混雜浸漬、粉末浸漬和薄膜疊層法制備熱塑性預浸帶的原理圖,圖1(d)為單向纖維預浸帶示意圖。


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        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。


        與熱固性復合材料相比,連續纖維增強熱塑性復合材料具有成型工藝簡單且周期短、原材料儲存不受限、可回收循環利用等優點,在航空航天,交通運輸,汽車工業,電子電氣,運動休閑等領域廣泛應用,成為近年來國內外復合材料企業研究和開發的熱點。

        國外連續纖維增強熱塑性復合材料發展于20世紀70年代,目前在相關預浸料及制品制備技術上已發展成熟,國外行業龍頭企業已完成了高性能熱塑性復合材料的產業化生產。



        國外相關企業有:


        塞拉尼斯


        塞拉尼斯Celstran? CFR-TP 產品系列包括各種連續纖維增強熱塑性塑料 (CFR-TP),Celstran? CFR-TP 使用專利工藝實現高浸漬質量而不會損壞纖維,在塞拉尼斯熱塑性塑料的制造過程中,增強纖維的每根單絲都被充分潤濕,這些產品以連續片材形式作為卷材提供。
        樹脂基體:可選用PPS、PEEK、PVDF、PBT/PET、PP、HDPE、PAA/PPA、POM、TPU 和其他材料
        增強體:玻璃纖維、碳纖維或者芳綸纖維等
        官網:https://www.celanese.com.cn/


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        塞拉尼斯Celstran? CFR-TP產品組合

        東麗


        東麗先進復合材料公司擁有40多年熱塑性復合材料創新經驗,其熱塑性高級輕質材料Cetex?具有出色的機械性能,耐用性和強度,有UD單向帶、織物預浸料和熱塑性層壓板等產品形式,應用于醫療、運動休閑、消費性電子、汽車和工業等市場。
        樹脂基體:PEKK、LMPAEK、PEI、PPS、PEEK、PA6、PP、HDPE等
        增強體:碳纖、玻纖、芳酰胺
        官網:https://www.toraytac.com/


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        朗盛

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        朗盛的連續纖維增強熱塑性復合材料Tepex?dynalite系列產品,連續纖維結構與熱塑性聚合物完全固結,可提供最大的強度和剛度,典型的應用是工業和汽車應用以及體育用品,電子產品。
        樹脂基體:PA 6、PA 6.6 、PA 12、PP、TPU、阻燃PC等,也可根據客戶要求,提供PPS、HDPE、PA11 和 PLA等熱塑性聚合物基材
        增強體:碳纖維布、粗紗玻璃布、長絲玻璃布、碳纖維單向、單向粗紗玻璃布、單向粗紗玻璃布以及隨機玻璃亞光(無紡布)等
        官網:https://lanxess.com/


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        朗盛Tepex連續纖維增強熱塑性復合材料應用于奔馳S級轎車高級自動化駕駛輔助系統中的電池托架


        索爾維

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        索爾維的 Evolite 和 APC 預浸料具有出色的力學性能、生產周期短并可以循環使用,專為超輕型復合材料應用而設計,適合例如大批量汽車以及石油和天然氣應用。
        Evolite?樹脂基體:PVDF(CF)、PPS 、PPA(CF/GF)等
        APC?樹脂基體:PEEK、PEKK-FC(CF/GF)、PEI等
        官網:https://www.solvay.com/zh-cn/


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         Evolite 和 APC 預浸料產品組合


        帝斯曼


        DSM基于Akulon,EcoPaXX和ForTii UD膠帶的復合材料是可行的輕質金屬替代品,這些具有連續碳纖維或玻璃纖維增強材料的聚酰胺基UD膠帶可用于汽車內部和外部應用。
        樹脂基體:Akulon? PA6 、Akulon ? PA66、EcoPaXX? PA410、ForTii? Ace PPA
        增強體:碳纖、玻纖
        官網:https://www.dsm.com/



        巴斯夫

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        巴斯夫從2013年10月開始,向客戶提供產品名稱為Ultracom?的產品,包括復合材料(熱塑性層壓板Ultralaminate?及單向預浸帶Ultratape?)以及用于包覆成型的聚合物Ultramid?(PA)。
        樹脂基體:PA6
        增強體:玻纖、碳纖


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        2019年8月,巴斯夫與東麗簽署協議,專注于為汽車和工業市場生產連續纖維增強熱塑性塑料(CFRT)膠帶。
        官網:https://www.basf.com/



        科思創

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        科思創Maezio? 熱塑性復合材料將高強度的碳纖維或玻璃纖維與熱塑性塑料強強結合,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。
        樹脂基體:PC、TPU、PC/ABS等
        增強體:玻纖/碳纖
        官網:https://www.covestro.com/


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        科思創Maezio? 連續纖維增強熱塑性 (CFRTP) 復合材料應用于蔚來汽車輪轂


        帝人


        帝人從2011年9月開始批量供應碳纖維增強的熱塑性預浸料,樹脂基體包括PEEK,PEI和PC等,并初次確定了連續纖維增強熱塑性復合材料在1 min內成型的新技術,其應用目標包括汽車、航天航空和一般工業領域。
        樹脂基體:PEEK,PPS,PA和PC等
        增強體:碳纖維
        官網:https://www.teijin.com/


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         帝人熱塑性預浸料產品

        埃萬特


        埃萬特Polystrand?連續纖維增強熱塑性(CFRTP)膠帶和層壓材料,采用高強度單向纖維和工程熱塑性樹脂結合制成,可以在減重的同時保持出色的強度和抗沖擊性。Polystrand?還可與多種內部芯材(包括熱塑性泡沫和蜂窩芯材)熱粘合制成復合板材。
        樹脂基體:PP, PE, PETG, PET, PA6等
        增強體:玻纖、芳綸
        官網:https://www.avient.com/


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        Rome Black Label單板滑雪固定器使用了Polystrand?連續纖維增強熱塑性復合材料

        贏創


        贏創VESTAPE?連續性單向纖維增強的熱塑性復合材料,樹脂基體有PA12和PEEK等高性能聚合物,高玻璃化轉變溫度,耐溫性能好,吸水率低,耐化性卓越,可以在較寬的溫度范圍內保持優異的性能,可應用于航天航空、石油天然氣運輸等領域。
        樹脂基體:PA12和PEEK等
        增強體:碳纖
        官網:https://corporate.evonik.com/en


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        贏創熱塑性單向帶及層壓板產品

        三井化學


        TAFNEX? CF/PP是一款由三井化學公司獨自開發的碳纖維強化聚丙烯復合單向預浸帶產品,重量輕、剛性高、成型性好。該材料與 PP 具有極高的親和力,適用于諸如創建用于嵌入注塑成型的集成件或集成發泡 PP 夾層等應用。TAFNEX ?旨在適用于汽車、工業和消費領域的一系列應用。
        樹脂基體:PP
        增強體:碳纖維
        官網:https://jp.mitsuichemicals.com/en/


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        TAFNEX? CF/PP特性及應用

        三菱化學

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        作為高性能熱塑性塑料半成品和工程解決方案的領先制造商,三菱化學開發了采用碳纖維增強注塑成型技術的熱塑性復合材料KyronMAX?產品系列,用于高強度和高剛度零件的制造;以及基于碳纖維熱塑性復合材料壓縮成型加工的 KyronTEX? 系列產品,用于最高性能領域和更大的零件;以及正在開發中的熱塑性復合材料 Kyron? ULTRA,可用于航空航天、工業、機動性和滑雪板等廣泛領域。
        樹脂基體:PEEK、PEI、PA、PPS等
        增強體:碳纖維、玻纖等



        國內企業有:



        廣州金發碳纖維新材料發展有限公司


        金發碳纖維是金發科技的全資子公司,主要生產連續纖維增強熱塑性帶材、板材以及其它輕質高強的復合材料、熱固性復合材料。
        樹脂基體:PP、PE、PA、ABS等
        增強體:玻璃纖維、碳纖維等
        官網:http://kcf.kingfa.com/


         浙江遂金復合材料有限公司

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        浙江遂金復合材料有限公司,隸屬于杭州鋼鐵集團旗下的浙江省遂昌金礦有限公司,是生產連續玻纖增強熱塑性復合材料的高新技術企業,主要產品包括連續玻纖增強熱塑性復合材料帶材(UD)、增強蜂窩板材、增強EPP泡沫板材等,產品應用領域覆蓋汽車行業、軌道交通、安全防護、體育器材、建筑行業、管道基建等。
        樹脂基體:PP、PA6、HDPE
        增強體:玻纖
        官網:http://www.sjfhcl.com/



        江蘇奇一科技有限公司

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        江蘇奇一科技有限公司成立于2009年,是一家致力于連續纖維增強熱塑性復合材料研發和生產的高新技術企業,是中國高性能復合材料開發、應用技術的領跑者。奇一科技自主研發的CFRPLUS?系列產品因其具有輕質、高強、抗沖擊、耐腐蝕、環保、可回收等優良特性,適用于交通運輸、航空航天、石油化工等領域。
        樹脂基體:PP, PE, PA, PEEK等
        增強體:玻纖、碳纖
        官網:http://www.china-qiyi.com/



        青島中集創贏復合材料科技有限公司



        青島中集創贏復合材料科技有限公司是中國國際海運集裝箱集團股份有限公司控股子公司,主要從事連續纖維增強熱塑性復合材料的研發、生產和銷售,產品包括單向帶、層壓板、夾芯板等。應用于車輛、集裝箱、建筑、家居、航空等相關領域。
        樹脂基體:聚丙烯(PP),聚乙烯(PE),尼龍(PA)
        增強體:玻璃纖維,芳綸纖維,碳纖維
        官網:http://www.cimc-qccc.com/


        江蘇科悅新材料有限公司

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        江蘇科悅新材料有限公司專注于高性能連續纖維增強熱塑性復合材料、無鹵阻燃高分子材料的研發、生產。連續纖維增強熱塑性復合材料產品包括KeyTex? CFRT纖維織物熱塑性復合材料、UniPreg? 連續纖維增強熱塑性單向帶、MultiTex? 連續纖維增強熱塑性層合板、EcoLite? 蜂窩夾芯板等。
        樹脂基體:PA6、PA66、PC、TPU、PET等熱塑性工程塑料
        增強體:增強體:玻纖、碳纖、芳綸纖維等高性能纖維織物
        官網:http://www.keyuechina.com/



        多鳴(青島)新材料科技有限公司



        多鳴(青島)新材料科技有限公司專注于從事連續纖維增強熱塑性復合材料的研發、生產,主要產品有:預浸帶、熱塑性復合蜂窩板、層壓板、熱塑性蜂窩芯、熱塑性復合片材、熱塑性復合板材、CFRTP等熱塑性復合材料。
        樹脂基體:PP、PA6、HDPE等
        增強體:玻纖
        官網:https://www.dmfrtp.com/



        上海杰事杰新材料股份有限公司


        杰事杰集團利用自主研發的裝備和工藝生產出了連續纖維增強熱塑性復合材料,主要相關產品有:連續纖維增強熱塑性單向預浸帶(簡稱:TPAC預浸帶)、連續纖維增強熱塑性結構板材(簡稱:TPAC結構板材)。
        樹脂基體:PP、PE、PA6、PET等
        增強體:玻纖等
        官網:http://www.geniuscn.com/



        常州市愉悅復合材料科技有限公司

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        常州市愉悅復合材料科技有限公司專業從事高性能復合材料的研發、生產,主要產品有熱塑性蜂窩芯材、連續玻纖增強復合材料帶材、熱塑性復合材料蜂窩板,具有輕質高強、綠色環保等優異特點,應用覆蓋汽車行業、軌道交通、安全防護、體育器材、建筑行業等。
        樹脂基體:PA6、PP、HDPE、PVC等
        增強體:玻纖
        官網:http://www.cz-uwell.com/



        江蘇韓塑新材料有限公司

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        江蘇韓塑新材料有限公司工廠成立于2013年,是一家以高性能非金屬復合材料為主體,集研發、生產、銷售為一體的高科技企業,主要產品為100-1000mm寬幅高性能熱塑預浸料復合材料及改性工程塑料共200多種產品,廣泛應用于汽車、高鐵、航空、醫療、運動用品等領域,目前年產量3萬噸。
        樹脂基體:PEEK,PEI,PES,PEKK,PPS,PES,PA,PC等
        增強體:碳纖
        官網:http://www.h-poly.com/



        江蘇亨博復合材料有限公司


        江蘇亨博復合材料有限公司致力于開發、生產連續纖維增強PAEK復合材料,可根據客戶需求定制各種規格的預浸料及復合板,推出的單向及織物預浸料以PAEK樹脂為基體,連續碳纖維、玻璃纖維為增強材料,經亨博自主研發的成型方式生產而成,預浸料中纖維含量達60%~70%,可提供出色的機械性能,應用于航空、工業、油氣及醫療等領域。
        樹脂基體:PEEK(PAEK)、PPS、PA、PC等
        增強體:碳纖維、玻璃纖維
        官網:http://www.hengbopaek.com/



        振石集團華美新材料有限公司

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        振石集團華美新材料有限公司是一家專業復合材料生產企業,主要生產玻璃纖維門、熱塑、熱固、拉擠等復合材料產品,廣泛應用于建筑、汽車以及風能行業。
        樹脂基體:PP,HDPE,PA6,PET等
        增強體:玻纖E6,E7等
        官網:http://www.txhuamei.com/


        江蘇澳盛科技復合材料科技有限公司

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        江蘇澳盛復合材料科技有限公司2002年創立,專業從事碳纖維、芳綸等高性能纖維復合材料制品的研發和生產,應用于運動休閑、建筑和橋梁加固、醫療器械、3C電子、風機葉片、汽車、軌道交通等領域。
        樹脂基體:PC,PP,TPU,PA等
        增強體:碳纖維、玻纖、芳綸
        官網:https://www.aosheng-china.com/



        此文由中國復合材料工業協會搜集整理編譯,部分數據來源于網絡資料。文章不用于商業目的,僅供行業人士交流,引用請注明出處。



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