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连续纤维增强热塑性单向带——原料篇

2021-02-23 管理员 阅读 99
连续纤维增强热塑性复合材料(ContinuousFiber Reinforced Thermoplastic Composites,以下简称CFRTP)是以连续纤维为增强材料,热塑性树脂为基体,通过相应的浸润工艺而形成的高强度、高抗冲击性、可完全回收的复合材料。

图1 CFRTP表观

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根据上述CFRTP的定义可知,其有三个组成部分:增强纤维、树脂基体和两者界面。其中界面是由产品成型工艺决定,不同的成型工艺会使两者的界面出现不同的形态;增强纤维作为主要承力组份,在同种工艺下直接决定单向带的力学性能;热塑性树脂基体常温下是固态,其分子量大小和加工温度直接决定单向带的成型工艺难易程度和表观质量。以下表1、表2分别为部分增强纤维和树脂基体的种类及性能。

表1:用于CFRTP的增强纤维及性能

表2:用于CFRTP的树脂基体及性能

全球热塑性单向带市场由各种增强类型组成,例如碳纤维,玻璃纤维等。其中碳纤维的力学性能最为优异,然而,碳纤维原材料的高昂价格使得其在很多领域应用受到限制。玻璃纤维是成本较低的一种无机纤维,但性能受到限制。玻璃纤维一直是热塑性单向带用量最多的增强纤维。而且是增速最快的纤维,下图是2013-2018年玻璃纤维、碳纤维和其他纤维单向带的市场产值(百万美元)及增长速率。预计接下来的5年内年复增长率可能会持平会下降,但总体价值会持续升高。

2  2013-2018年增强纤维价值及年复增长率

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树脂基体方面:在全球热塑性单向带市场上,最常用的聚合物是PP PA PPS PEEK 等。PP树脂作为通用塑料中用量较大的塑料,在单向带的树脂基体中也是用量最大的树脂。PEEK具有优异的耐温耐摩擦性能,非常适合高温领域的单向带基体,因其昂贵的原材料价格,占据单向带基体细分中最大的价值份额。下图是2013-2018PPPAPPSPEEK和其他树脂的单向带的市场价值(百万美元)及年复增长率。预计接下来5年内年复增长率可能会持平会下降,但总体价值会持续升高。

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