连续纤维增强热塑性复合材料专利布局情况和市场最新发展

纤维增强热塑性材料主要分为短纤(2‑4mm)增强热塑性材料、长纤(12‑24mm)增强热塑性材料、纤维毡增强热塑性材料、连续纤维增强热塑性材料和热塑性复合材料芯板。其中，短纤增强热塑性材料因其强度较差，不能满足结构材料的性能要求，所以发展出了长纤增强热塑性材料；而连续纤维对热塑性材料的增强效果比短纤和长纤更好，大幅提升了机械性能和耐疲劳性能，所以近年来研究活跃。连续纤维热塑复材早期主要着重于航天和军事的应用，从2003年开始逐步应用于汽车材料、运动器材、建筑等行业。随着汽车、电子电器等行业的发展，连续纤维热塑复材的需求也会越来越大，因此加快连续纤维热塑复材的研制和推广具有重要意义。

相比于热固性材料，热塑性材料不需要经过交联和固化，可以多次加工成型，且成型工艺更为便捷高效，所以热塑性材料近年来一直保持稳定持续发展，尤其是纤维增强热塑性材料。纤维增强热塑性材料的基体树脂可采用聚丙烯、聚酰胺、聚酯等热塑性材料，纤维可采用玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维等，其中又以玻璃纤维较为常用。

连续纤维热塑复材的主要制备技术

(1) 溶液浸渍技术

选用合适的溶剂溶解树脂基体，制备成溶液，然后用这种溶液浸渍碳纤维束，通过烘干使溶剂挥发，最后压实制得预浸料。不过这种方法有一定的局限性，不是所有的热塑性基体都能溶于有机溶剂。

(2)悬浮浸渍技术

先把树脂粉末制成悬浮液，纤维丝束浸泡在悬浮液里和树脂充分浸渍，然后经过烘箱烘干并使树脂属于熔融状态，再进入热压辊压制和冷却即可制成预浸带。

(3)粉末浸渍技术

将碳纤维丝束展宽展薄;然后通过一个充满了 10μm 的微小粉末的静电流化床,使树脂粉末均匀地涂覆在纤维表面，经过烘箱加热以及热压辊压延使树脂充分浸润纤维，从而得到热塑性片材。

(4)熔融浸渍法

连续碳纤维放在纱架后，经过辊轮调节使其受力均匀地进入分丝系统，在这个系统中，碳纤维经过展开辊和预热后充分展开后进入浸渍系统中，在高温高压下，熔融的热塑性树脂渗入并浸润碳纤维，待定型后再牵引收卷得到连续碳纤维增强热塑性预浸带。