突破一:量产化成型技术

与传统金属材料相比,碳纤维增强复合材料不仅材料成本高,而且因为成型工艺复杂,速度较慢,因此制作成本也比较高,这都影响到碳纤维产品的批量化应用发展。

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2021年7月15日,日本新能源产业技术综合开发机构NEDO宣布已开发出一种可快速固化的碳纤维增强预浸料片材,这种新型片材可在30秒内实现固化,而且原材料无需低温保存,可在室温下储存,减少了存储设备和管理负担。

作为NEDO“战略性节能技术创新计划/实践发展阶段”主题项目之一,日本DIC株式会社、Seiren株式会社和福井县工业技术中心3家企事业机构自2018年7月起,就“车用碳纤维复合材料高速固化预浸料的实践开发”这一项目进行了为期三年的研究工作。

在项目研发过程中,DIC株式会社利用其高分子设计技术开发了“高速固化树脂”,Seiren株式会社利用树脂成膜和涂层技术开发了“高精度浸渍技术”,福井县工业技术中心开发了快速展薄纤维束的“空气展纤技术”。多方的通力合作最终在最短30秒的时间内实现了碳纤维制品的固化,加速了整个碳纤维制品的生产流转。

该成型技术直接提升了碳纤维制品的生产效率,降低生产成本,并实现量产化工艺。这对于满足多样化的市场需求和促进碳纤维复合材料在更多行业的应用具有积极意义。

突破二:连续碳纤维增强热塑性单向预浸带的制备技术

与热固性碳纤维复合材料相比,连续碳纤维增强的热塑性复合材料的性能更符合高端产业对结构材料的功能需求。但是由于技术限制,除了日本、美国等少数几个国家外,连续碳纤维增强热塑性复合材料的制备和应用尚未完全“解锁”。

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近日,国内的碳纤维零部件制造商智上新材料科技宣布已经开发出一种连续碳纤维增强热塑性复合材料单向预浸带的制备技术,这种技术可以解决连续碳纤维与热塑性树脂之间难以熔融的技术难题。作为较早进军工业制造领域的碳纤维零部件制造商,智上新材料科技自2018年年初就开始针对连续碳纤维增强热塑性复合材料单向预浸带的制备进行了专项开发,联合长三角地区的多个设备厂商和全国知名院校研究所的专家进行方案研讨,历经多次调整,最终实现了连续碳纤维与热塑性树脂之间较好的融合效果。

新的制备工艺不仅能使热塑性树脂能够更好地渗入连续碳纤维内部,有效保证复合材料的综合性能,还实现了量产化的工艺目标,就目前的产量推测,可以初步满足国内高端产业对连续碳纤维热塑性复合材料的应用需求。

目前,智上新材料的连续碳纤维增强PPS/PA6/PEEK/PI单向预浸带已正式投放于具体的产品应用,这预示着热塑性碳纤维复合材料在国内市场的发展将在原材料这一关消灭掉最大的阻力。

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