3.熱塑性復(fù)合材料的發(fā)展重點(diǎn)

自20世紀(jì)60年代以來，歐、美、日等發(fā)達(dá)國家十分重視連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料研究并取得許多突破性進(jìn)展。PPS熱塑性復(fù)合材料飛機(jī)蒙皮、整流罩、升降舵、平尾等部已在波音、空客、福特等公司成功應(yīng)用。近幾年全球著名的復(fù)合材料研發(fā)廠商更是在PEEK熱塑性復(fù)合材料領(lǐng)域不斷布局，蓄勢待發(fā)。2018 年3月，為提升熱塑性復(fù)合材料的研發(fā)能力，為下一代商用飛機(jī)的發(fā)展做準(zhǔn)備，全球最大的碳纖維制造商?hào)|麗工業(yè)株式會(huì)社以9.3 億歐元的價(jià)格收購了TenCate 先進(jìn)復(fù)合材料業(yè)務(wù)。美國Hexcel 和阿科瑪公司宣布建立戰(zhàn)略聯(lián)盟，以Hexcel 在碳纖維方面的技術(shù)優(yōu)勢和阿科瑪在PEKK樹脂方面的優(yōu)勢相結(jié)合，開發(fā)用于航空 航天的PEKK熱塑性復(fù)合材料。稍后德國的Premium Aerotec GmbH 推出了空客A320 熱塑性復(fù)合材料后壓艙壁。2019 年1 月日本帝人宣布，公司研發(fā)的TENAX 碳纖維和碳纖維/PEEK熱塑性單向預(yù)浸膠帶 （TENAX TPUD）已獲得波音的認(rèn)證，可用于飛機(jī)主要結(jié)構(gòu)部件。

隨著商用飛機(jī)的發(fā)展浪潮，航空航天業(yè)和其他行業(yè)開始尋找新的想法來減輕制造的重量和成本。熱塑性復(fù)合材料的性能是傳統(tǒng)注塑件的 10 倍，從而為這個(gè)問題提供了解決方案。復(fù)合材料生產(chǎn)和加工的最新進(jìn)展使熱塑性塑料成為更廣泛的航空航天應(yīng)用中的可行選擇。

熱塑性復(fù)合材料具有突出的特性（比鋼輕 50%，比鋁輕 30%），這使得它們在航海和運(yùn)輸行業(yè)中作為金屬的替代品越來越有價(jià)值。由于這些材料具有高容量加工能力、可回收性、優(yōu)異的損傷容限和斷裂韌性以及生產(chǎn)復(fù)雜形狀的能力等優(yōu)點(diǎn)，近年來人們越來越關(guān)注熱塑性復(fù)合材料的發(fā)展。這些熱塑性復(fù)合材料在汽車、地鐵等都有應(yīng)用。其中，長纖維熱塑性復(fù)合材料 (LFT) 在整個(gè)運(yùn)輸部門中越來越多的得到應(yīng)用。

汽車行業(yè)長期以來一直在與高油價(jià)作斗爭，汽車原始設(shè)備制造商和供應(yīng)商通常通過使用熱塑性復(fù)合材料來減少車輛質(zhì)量來，引領(lǐng)運(yùn)輸行業(yè)發(fā)展。由于日益嚴(yán)格的排放法規(guī)，汽車制造商的目標(biāo)是減輕車輛的重量，因?yàn)樗兄诠?jié)省大量的二氧化碳排放量。據(jù)估計(jì)，每減輕 10 公斤重量，每公里可減少 1 克二氧化碳排放。

企業(yè)平均燃油經(jīng)濟(jì)性 (CAFE) 標(biāo)準(zhǔn)迫使汽車行業(yè)的制造商開發(fā)采用高性能輕質(zhì)材料的車輛設(shè)計(jì)。汽車的重量直接影響駕駛動(dòng)態(tài)、油耗和靈活性。車輛重量減少 10% 可以節(jié)省大約 5-7% 的燃料。從 2020 年起，歐盟將要求每個(gè)歐洲汽車制造商從目前每公里 130 克二氧化碳的排放水平達(dá)到每公里 95 克二氧化碳的排放水平。通過減輕車輛重量，最大限度地減少碳排放和提高燃油經(jīng)濟(jì)性的需求，使熱塑性復(fù)合材料成為制造汽車的輕質(zhì)材料。

連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料 (CFRTP) 是設(shè)計(jì)工程師可用于滿足輕量化需求的眾多材料之一。結(jié)合金屬，CFRTP 復(fù)合材料將成為設(shè)計(jì)未來汽車時(shí)多材料方法的一部分，以正確的方式組裝，設(shè)計(jì)時(shí)考慮到可回收性和可持續(xù)性。此外，汽車行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)將用于調(diào)整表征 CFRTP 復(fù)合材料性能的方法。

汽車行業(yè)正在經(jīng)歷一場重大變革。隨著公司探索滿足未來需求的各種選擇，合作已被證明是一種有效的方式，可以在利用風(fēng)險(xiǎn)的同時(shí)發(fā)現(xiàn)新的增長可能性。新發(fā)展的首選方法是與整個(gè)價(jià)值鏈中的戰(zhàn)略參與者合作。

例如，DuPont Transportation（杜邦公司）和Advanced Polymers選擇合作推進(jìn)并積極參與聯(lián)盟，包括 IACMI（先進(jìn)復(fù)合材料制造創(chuàng)新研究所）和 AZL（亞琛綜合輕量化生產(chǎn)中心），在聯(lián)盟中解決標(biāo)準(zhǔn)化問題，以及協(xié)作推進(jìn)開發(fā)可大批量應(yīng)用的、具有成本效益的 CFRTP 復(fù)合材料生產(chǎn)方法。

2019 年，SABIC 在 JEC World 2019 上宣布了一項(xiàng)新的尖端技術(shù)，可使用其 UDMAX 膠帶（一種單向、纖維增強(qiáng)的熱塑性復(fù)合材料）生產(chǎn)輕質(zhì)、經(jīng)濟(jì)且可回收的汽車面板。這項(xiàng)創(chuàng)新技術(shù)旨在取代由金屬和熱固性材料制成的用于汽車內(nèi)外飾應(yīng)用的傳統(tǒng)面板，很快將在為全球汽車市場大規(guī)模生產(chǎn)的輕型商用車 (LCV) 的隔板中實(shí)現(xiàn)商業(yè)化。

在面板應(yīng)用的案例中，在部件內(nèi)用 UDMAX 帶層壓代替?zhèn)鹘y(tǒng)的金屬部件，減少了 35% 的質(zhì)量。更輕的重量還可以使大面板更容易處理，這有助于加速車輛組裝。

除了汽車，鐵路行業(yè)在熱塑性復(fù)合材料市場領(lǐng)域也越來越重要。由于鐵路行業(yè)引入了高度嚴(yán)格的安全和污染法規(guī)，熱塑性聚氨酯復(fù)合材料在過去十年中變得越來越重要，因?yàn)樗鼈兙哂休^高的機(jī)械性能，是傳統(tǒng)材料的絕佳替代品。2019 年 1 月，EconCore NV 和科思創(chuàng)結(jié)合各自的熱塑性復(fù)合材料技術(shù)，生產(chǎn)出性能卓越的堅(jiān)固輕質(zhì)蜂窩板。目標(biāo)關(guān)鍵性能方面之一是符合公共交通應(yīng)用（包括鐵路）的防火、煙霧、毒性 (FST) 要求。

（完）