碳纖維預浸料的行業發展

核心提示：在碳纖維行業中流行這樣一句話，從原材料到碳纖維，價格從1變到3；把碳纖維加工成復合材料，價格可從3變到10。不難看出，從碳纖在碳纖維行業中流行這樣一句話，“從原材料到碳纖維，價格從1變到3；把碳纖維加工成復合材料，價格可從3變到10”。不難看出，從碳纖維到復合材料，產業鏈延長，增加的附加值更多，最終碳纖維在復合材料中的成本將下降至20%～30%。  

碳纖維織物與預浸料是碳纖維發展的中間環節，是聯系生產與應用的必經之路，發展碳纖維預浸料勢在必行，也是拉長產業鏈和提高碳纖維附加值的有效手段。根據宜興天鳥與江山科技的發展經驗，碳纖維預浸料與織物，屬新型高性能復合材料，屬國防軍工企業基礎材料，也是未來民用工業的先進替代材料。通用引進的寬度為1.2米的碳纖維預浸料生產線，既能滿足軍工所需，也能滿足民品應用。  

碳纖預浸料產品在近幾年呈現出新的發展趨勢：  

1、 大絲束碳纖維預浸料在工業領域的優勢凸顯。單向碳纖維預浸料面密度高達600 g/m2，這類厚重的預浸料大大提升了預浸和后續鋪放工藝的效率。在風電葉片與汽車領域有廣泛的應用。  

2、 非熱壓罐工藝（OOA，Out of Autoclave）的預浸料大力發展。此成型工藝大大降低了預浸料后續固化成型的時間與成本，這些新型的預浸料可以采用較低成本的真空袋壓法、先進拉擠法和熱模壓法。產品如Hexcel的HexPly?M 56，Tencate的TC 250，Cytec的Cycom 532，ACG的MTM 44-1。  

3、 不同預浸料產品形態的出現。短切預浸料，可以采用經濟型的模壓工藝，產品如Hexcel的He xmc，De n c a t e的MS系列產品；半預浸料，在預浸工藝時不需要完全―濕透‖纖維，在后續工藝中完成完全浸潤，產品如He x c e l的Hexfit。  

4、 針對不同應用的專用預浸料。如汽車領域，對零件短時間成型要求高，為滿足后續快速成型工藝，必須開發＜5 min的快速固化預浸料，產品如Hexcel的Hexply M77，可以在150 ℃下2min固化；為了滿足風電葉片支撐梁–厚層合

5、 板的生產，Gurit開發了SparPregTM，無需壓實和借助其他排氣織物，就可以獲得低孔隙率的層合板；在復合材料模具領域，各家也開發了相應的預浸產品，如Hexcel的Hextool，ACG的DFormTM專業產品。  

6、 結構與功能結合的預浸料。在樹脂中混入納米碳管或短切碳纖維，再浸潤碳纖維絲束或織物，形成具有吸波功能的預浸料。  

7、 與其他材料共固化的預浸料。預浸料可以與灌注的樹脂共同固化，可以與SMC共同模壓固化，也可以用單向預浸料﹢織物預浸料﹢SMC共同模壓固化上面所述都是說的熱固性碳纖維預浸料，其實近年來國外熱塑性預浸料發展迅猛比如：德國Cetex研究所是從事紡織品半成品、功能件和高性能結構之制造技術和設備研發的研究所，它附屬于德國克姆尼茨理工大學。該研究所的Ce-Preg?熱塑性預浸料是用連續纖維與熱塑性薄膜復合形成的的纖維復合材料半成品。  

熱塑性預浸料與熱固性預浸料相比，熱塑性預浸料無需冷庫倉存與運輸，后續成型工藝高效且方便，材料的韌性大，抗沖擊性能好，尤其可再生利用，符合節能減排綠色環保趨勢。但熱塑性預浸料存在的最大問題主要有4 個：一是熱塑性樹脂的高粘度導致與纖維的浸潤非常困難；二是還沒有合適的低成本、高效率和能保證質量的預浸料制備方法與裝備；三是高性能熱塑性樹脂成型溫度在350 ℃以上，預浸料及其復合材料制品成型工藝難度很大；四是高性能熱塑性樹脂與通用熱固性樹脂相比較價格太昂貴。目前國際上主要通過粉末噴涂、纖維混紡、薄膜輥壓等工藝，獲取了不同樹脂質量分數精度的熱塑性預浸料，分別滿足各類成型應用的需要。  

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