常见问题

　　热塑性碳纤维是一种由碳纤维与热塑性树脂融合而成的复合材料，对比当下主流的热固性碳纤维，在综合性能和重塑加工方面有着较好的表现。不过热塑性碳纤维的制备难度较高，即便是像东丽、帝人、赫式这些知名碳纤维大厂，在着手开展热塑性碳纤维项目上也是非常谨慎的。国内其实并不乏碳纤维相关的大企业，但真正能够制备出外观均匀、性能稳定的热塑性碳纤维复合材料的厂家并不算多。制备热塑性碳纤维复合材料是一项需要长期持续进行的工作，不仅拥有较高的技术门槛，同时也需要投入较大的成本，那这些成本主要出现在哪些方面呢？

　　热固性和热塑性碳纤维的基本性能差异在哪里？

　　在了解成本增加的问题之前，我们可以先对热固性碳纤维和热塑性碳纤维有一个基本的了解，看看两者的差异主要体现在哪些方面。热固性碳纤维是当下较为主流的一种，是碳纤维和热固性树脂融合的产物，树脂基体有环氧树脂、酚醛树脂等，而热塑性树脂基体有聚醚醚酮、聚苯硫醚、聚酰亚胺等。虽然都是树脂，但在与碳纤维融合时的难度却相差甚远，融合后形成的复合材料的性能同样也有较大得差异。

　　1、强度和刚度：通常来说，由于热固性树脂的浸润难度较低，与碳纤维结合的更紧密，热固性碳纤维在强度和刚度上的综合表现更好一些，适合应用在承载力需求较高和应力下变形较小的零部件上，是一种针对静态或准静态负载较好的复合材料。热塑性碳纤维目前的浸润难度较高，因此呈现出的总体性能却不如热固性碳纤维，不过也有例外，如聚醚醚酮树脂与碳纤维完成浸润，其复合材料的整体机械性能上限更高。

　　2、抗冲击性：热固性碳纤维成型后的脆性较高，在高冲击载荷下容易破裂或破碎，破损的热固性碳纤维是无法彻底修复的。热塑性树脂与碳纤维融合后表现出更出色的韧性，可应用在动态环境或冲击载荷较高的零部件上，具有较高的抗冲击性，加上热塑性树脂的加热重塑能力，可一定程度的进行修复。

　　3、耐温性：热固性碳纤维的耐高温性普遍较低，因为热固性树脂的熔点相对较低，而热塑性树脂中，聚醚醚酮、聚苯硫醚等熔点较高，整体的耐温性更好一些。

　　4. 耐久性和耐环境性：热固性碳纤维对潮湿、化学品和紫外线等环境因素具有一定的耐受性，但在循环负载下容易出现裂纹，而热塑性碳纤维在循环载荷下具有更好的抗疲劳和抗裂性能，对潮湿和化学品的耐受能力受树脂类型影响，其中聚醚醚酮等特种塑料的耐化学性较好。

　　相较热固性碳纤维，制备热塑性碳纤维的难度高在哪里？

　　都说热塑性碳纤维的制备难度更高，但对于其中的根本原因却知之甚少。其实这是由于热塑性树脂的固有特性和所涉及的制造工艺共同造成的，可以从下面的几个方面来里了解一下。

　　1、加工温度高：热固性树脂的熔点低，固化温度通常在150~200℃之间就可以完成，而热塑性树脂的熔点普遍较高，像聚醚醚酮的熔点可以达到400℃。在熔融阶段就会面临极高的加工困扰，对设备、工具和模具都有更高的要求，同时对技术人员的能力和经验也有更高的要求。

　　2、树脂粘度高：热塑性树脂进入熔融状态后，通常都会表现出极高的粘性，这种高粘性在浸渍阶段会严重影响浸润的效果，导致碳纤维与树脂之间的交联反应不充分，无法形成稳定的物理结构，迟滞热塑性碳纤维复合材料的制备，也会大幅拉低其性能。

　　3、处理窗口期较短：热塑性树脂在冷却阶段会表现出较快的凝固效果，这会限制复合材料的制备和后续的固化成型，对于整体生产来说，缩短了处理的窗口期，提高了制备的精度和难度。想要充分把握机会，需要对生产流程进行优化，或使用更高速更快捷的制备工艺。

　　4、专用设备要求高：无论是前期的树脂熔融，还是后续的固化成型，都需要有更好的设备来辅助完成，还需要搭建符合条件的生产车间和环境，对于体量较小的企业来说，很难实现。

　　相较热固性碳纤维，制备热塑性碳纤维的成本高在哪里？

　　热固性碳纤维复合材料的制备在国内已经并不算技术含量特别高的项目了，这几年国产碳纤维的产能提速迅猛，碳纤维复合材料制备和碳纤维制品生产技术的提升也随之日益精进。可以说热固性碳纤维方面，国内很多企业和机构已经具有极强的实力，即便与国际碳纤维大厂相比也有一战之力。不过热塑性碳纤维方面，全球范围内的进步都较为缓慢，不仅是高门槛的限制，同样也是投入成本相对较少的缘故。

　　1、热塑性树脂成本高：热塑性树脂如聚醚醚酮、聚苯硫醚，具有出色的高耐热性、化学稳定性和韧性，但这些树脂本身的提炼和制作难度就比较高，通常需要特定的配方才能加工出性能较好的品类，因此成本自然会比热固性树脂高出不少。

　　2、加工温度高：热塑性树脂的熔点较高，需要提高加热温度实现熔融，无疑会加大能源的损耗，另外还需要有专业的加热设备和耐高温性更好的模具来进行制备，额外定制模具和设备都需要增加成本。

　　3、纤维浸渍技术难掌握：热塑性树脂熔融状态下的高粘性，影响了对碳纤维的浸润，想要解决这个问题，需要升级浸渍技术和优化浸润操作，诸如热熔预浸、原位聚合和粉末浸渍等方式。制备期间需要大量的实验和调整，才能让浸润效果有所提升，这些所有的尝试都会堆高成本。

　　4、固化和冷却要求高：热塑性碳纤维复合材料在固化阶段，适当的固结可以消除内部空隙，提高纤维-树脂的粘合效果，想要达成这一结果，需要配备高压系统，如液压机或高压釜。另外热塑性碳纤维复合材料在冷却阶段，为了避免翘曲和残余应力过于集中的问题，还需要配备对应的控制设备，这些都会进一步的堆高成本。

　　5、专业的技术人员：虽然制备热塑性碳纤维时，绝大部分步骤都是由设备来完成，但却少不了技术人员的调控。技术人员不仅需要掌握完备的专业知识，而且还要熟练完成对各类设备的操作。因为碳纤维行业的特殊性，全自动化的生产方式目前根本无法实现，因此培养一名技术过硬的技术人员比购买一台高规格设备的成本更高。

　　鼎点娱乐注册认为，热塑性碳纤维复合材料的制备虽然困难重重，但却不能放弃与之相关的研究和实践，技术只有掌握在自己手里，才能不受制于人。鉴于当下复杂的国际环境，而碳纤维及复合材料又是极为重要的战略资源，前期的大量投入并不是浪费资源，量变引起质变，热塑性碳纤维相关的研究在海量的成本堆叠下一定会得到丰厚的回报。