熱塑性復合材料是什么？
近年來，以熱塑性樹脂為基體的纖維增強熱塑性復合材料發展迅猛，在世界范圍內正掀起一股研究開發此類高性能復合材料的高潮。熱塑性復合材料是指以熱塑性聚合物（如聚乙（PE）、聚酰胺（PA）、聚苯硫醚（PPS）、聚醚酰亞胺（PEI）、聚醚酮酮（PEKK）和聚醚醚酮（PEEK）等為基體，以各種連續/不連續纖維（如碳纖維、玻璃纖維、芳綸纖維等）為增強材料而制成的復合材料。
熱塑性脂基復合材料主要有長纖維增強粒料（LFT）連續纖維增強預浸帶MT和玻璃纖維增強型熱塑性復合材料（CMT）。根據使用要求不同，樹脂基體有PPE.PAPRT，PELPCPES，PEEKPI、PA等熱塑性工程塑料，維種類包括玻璃干維西芳纖和硼維等一切可能的纖維品種。隨著熱塑樹脂基復合材科技術的斷熟以及可回收用的發展，該品種的復會材料發展較快歐美發達國家熱上合料已占到樹基復合材料總量的30%以上。
熱塑性基體
熱塑性基體是一種熱塑性材料，它具有良好的機械性能和耐熱性，可以用于制造各種工業用品。熱塑性基體的特點是具有高強度、高耐熱性和良好的耐腐蝕性能。
目前應用到航空領域的熱塑性樹脂主要是耐高溫、高性能的樹脂基體，包括PEEK、PPS 和 PEI。其中，無定形的PEI 由于具有更低的加工溫度及加工成本，比半結晶的 PPS 及高成型溫度的PEEK在飛機結構上的應用更多。
熱塑性樹脂具有更好的力學性能和化學耐腐蝕性、更高的使用溫度、高比強度和硬度、優異的斷裂韌性和損傷容限、優良的耐疲勞性能、能夠模塑成型復雜幾何形狀和結構、可調的導熱性、可回收性、在惡劣環境的穩定性好、可重復成型、可焊接和修補等特點。
由熱塑性樹脂與增強材料組成的復合材料具有耐久性、高韌性、高抗沖擊和損傷容限；纖維預浸料不必再低溫存放，無限預浸料存儲期；成型周期短、可焊接、生產效率高、易修復；廢品可回收再利用；產品設計自由度大，可制成復雜形狀、成型適應性廣等眾多優點。
增強材料
熱塑性復合材料性能不僅取決于樹脂、增強纖維的性能，還與纖維的增強方式密切相關，熱塑性復合材料的纖維增強方式有短纖維增強、長纖維增強和連續纖維增強3種基本形式。
一般來說，短纖維增強纖維的長度為 0.2~0.6mm，由于大多數纖維的直徑小于70μm，所以短纖維看起來更像是粉末。短纖維增強熱塑性塑料一般將纖維混合到熔融熱塑性塑料中制造。基質中的纖維長度和隨機取向使得實現良好的潤濕相對容易，與長纖維和連續纖維增強材料相比，短纖維復合材料最容易制造，但機械性能改善最小。短纖維復合材料傾向于通過模塑或擠出方法形成最終部件，因為短纖維對流動性影響較小。
長纖維增強復合材料的纖維長度一般約20mm，通常采用連續纖維浸潤樹脂后切割成一定的長度后制備。一般使用的工藝是拉擠成型工藝，即通過特殊的成型模具拉伸纖維和熱塑性樹脂混合的連續粗紗產生。目前，長纖維增強 PEEK 熱塑性復合材料通過 FDM 打印成型的結構性能可達到 200MPa 以上 , 模量能夠達到20GPa以上，通過注塑成型性能會更好。
連續纖維增強復合材料中的纖維是“連續的”，長度從幾米到幾千米不等，連續纖維復合材料一般主要提供層壓板、預浸帶或編織物等，通過用所需的熱塑性基體浸漬連續纖維形成。
用纖維增強過的復合材料有什么特點
纖維增強復合材料是由增強纖維材料，如玻璃纖維、碳纖維、芳綸纖維等，與基體材料經過纏繞，模壓或拉擠等成型工藝而形成的復合材料。根據增強材料的不同，常見的纖維增強復合材料分為玻璃纖維增強復合材料(GFRP)，碳纖維增強復合材料(CFRP)以及芳綸纖維增強復合材料(AFRP)。
由于纖維增強復合材料具有如下特點:(1)比強度高,比模量大;(2)材料性能具有可設計性:(3)抗腐蝕性和耐久性能好;(4)熱膨脹系數與混凝土的相近。這些特點使得FRP材料能滿足現代結構向大跨、高聳、重載、輕質高強以及在惡劣條件下工作發展的需要,同時也能滿足現代建筑施工工業化發展的要求,因此被越來越廣泛地應用于各種民用建筑、橋梁、公路、海洋、水工結構以及地下結構等領域中。
熱塑性復合材料發展前景大
根據報告顯示，預計全球熱塑性復合材料市場規模將達到626.2億美元到2030年，預測期內的復合年增長率為7.8%。這一增長可歸因于航空航天和汽車行業不斷增長的產品需求以及建筑行業的指數級增長。熱塑性復合材料用于住宅建筑、基礎設施和供水設施的建設。性能像優異的強度，韌性，以及可回收和重塑的能力，使熱塑性復合材料成為建筑應用制造的理想選擇。
熱塑性復合材料也將用于生產儲罐、輕質結構、窗框、電線桿、欄桿、管道、面板和門。汽車行業是關鍵應用領域之一。制造商正專注于提高燃油效率，為此，他們正在用輕質熱塑性復合材料取代金屬和鋼材。例如，碳纖維的重量是鋼的五分之一，因此，它有助于減輕車輛的整體重量。據歐盟委員會稱，到2024年，汽車的碳排放上限目標將從每公里130克提高到每公里95克，預計這將增加汽車制造業對熱塑性復合材料的需求。
熱塑性復合材料的前景巨大，國內廠家也正在大力投資于研發，希望在今后大家的共同努力下，國內復合材料技術可以位列國際領先地位。
