蹇锡高院士:呼吁关注热塑性复合材料
2022-03-09 16:15:09 作者:蹇锡高院士 来源:网络 分享至:

热塑性复合材料是以PP、PE、PA、PBT、PEI、PC、PES、PEEK、PI、PAI等热塑性塑料为树脂基体,以玻纤、碳纤等为增强树脂的复合材料;相比较,热固性复合材料则是以环氧树脂、酚醛树脂等热固性塑料为树脂基体。


视频:蹇锡高院士谈复合材料发展

复合材料使用量大,尤其是航空航天用的复合材料;复合材料欧洲最为领先,北美紧随其后。现在复合材料的新趋势是:开发耐高温的热塑性树脂基复合材料取代热固性树脂基复合材料。为什么呢?


1.热固性复合材料脆性大:若子弹打穿,则整片碎,不具有修复性;如果是热塑性复合材料,穿孔则可加热重塑。


2.不环保、不具备回收性:从环保角度考虑,热固性复合材料也不适合大规模使用,热固性复合材料大型件无法回收使用;如飞机使用热固性复合材料,用完后的填埋也是一个大问题。


总之,热塑性树脂基复合材料的广泛使用是高分子研究努力的方向!目前,欧洲的空客航空公司已经开始大量使用热塑性树脂基复合材料。据了解,空客及其供应商每年会带来数百吨的复合材料废料。想象一下,如果是热固性的,想要循环利用只能采用燃烧法,最终得到的将只是60%的纤维而失去了占比40%的树脂。一旦换做热塑性复合材料,几乎可以实现100%再生利用,用以生产各种结构件和内饰部件。另外,铺设设备也会随着材料的大量使用而流行,这也是国内比较欠缺的!


以上文字内容大部分来自蹇锡高院士


一、热塑性复合材料高端代表--热塑碳纤材料

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图:热塑性碳纤材料的特性


在热塑性树脂基复合材料中,热塑性碳纤材料是一个重要的组成部分,其优良的力学性能和回收性能使其在航天航空领域发展很快。

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二、热塑性树脂基复合材料的加工方法


热塑性树脂基复合材料加工方法和热固性的相比很多,一般有:注塑、挤出、缠绕成型、拉挤成型、焊接层合法、热塑性片状模塑料制品冲压成型工艺。下面我们简单介绍一下前2种,更多详情请点击查看→out,还用玻纤增强改性塑料?来认识下什么碳纤维改性塑料


1.注塑成型工艺


注射成型是热塑性复合材料的主要生产方法,历史悠久,应用最广。其优点是:成型周期短,能耗最小,产品精度高,一次可成型开关复杂及带有嵌件的制品,一模能生产几个制品,生产效率高。缺点是不能生产纤维增强复合材料制品和对模具质量要求较高。根据目前的技术发展水平,注射成型的最大产品为5kg,最小到1g,这种方法主要用来生产各种机械零件,建筑制品,家电壳体,电器材料,车辆配件等。

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图:热塑性碳纤材料的注塑制品


2.挤出成型工艺


挤出成型是热塑性复合材料制品生产中应用较广的工艺之一。其主要特点是生产过程连续,生产效率高,设备简单,技术容易掌握等。挤出成型工艺主要用于生产管、棒、板及异型断面型等产品。增强塑料管玻纤增强门窗异型断面型材,在我国有很大市场。

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关于蹇锡高院士


蹇锡高,重庆市江津人,1969年本科毕业于大连理工学院,1981年获大连理工大学硕士学位,1988-1990年留学加拿大Mc Gill大学。现任大连理工大学教授、高分子材料研究所所长、辽宁省高性能树脂工程技术研究中心主任。2013年当选为中国工程院院士。


他带领团队研究高性能工程塑料领域存在的关键科学问题。经反复探索,在国家科技攻关、“863”计划以及省市项目的支持下,他从分子结构设计出发,将全芳环、扭曲非共平面的二氮杂萘酮联苯结构成功引入到聚芳醚分子主链(请见视频解说),并通过相应聚合工艺技术攻关,攻克了多项关键技术,研制成功结构全新、综合性能优异、耐高温可溶解的杂萘联苯型高性能工程塑料,解决了传统高性能工程塑料不能兼具耐高温可溶解特性的技术难题。

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