碳纖維材料的密度為1.7 g/cm3，僅僅是鋼材料的四分之一，但是其強(qiáng)度卻遠(yuǎn)高于鋼材料。盡管碳纖維材料應(yīng)用成本較高，但因其輕量化、高強(qiáng)度的優(yōu)勢(shì)，在多個(gè)領(lǐng)域都得到了重視。碳纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料具有高比強(qiáng)度和高比模量、蠕變小、耐腐蝕性能好、易于成型等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用軌道交通、航空航天、醫(yī)療器械、智能機(jī)械等不同領(lǐng)域的裝備中。過去，碳纖維復(fù)合材料所采用的樹脂基體主要以環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂等熱固性樹脂為主，這類樹脂的缺點(diǎn)也比較明顯，多存在脆性大、耐沖擊性差等問題。

連續(xù)碳纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料則是一種新型碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料，與傳統(tǒng)的碳纖維復(fù)合材料主要差異在于基體材料，是將連續(xù)碳纖維放入熱塑性樹脂基體中并經(jīng)過一定的成型方法得到的一種性能優(yōu)異的復(fù)合材料。除了一般的力學(xué)性能外，采用熱塑性樹脂制備的碳纖維復(fù)合材料可顯著提高韌性、耐沖擊性能，在耐高溫和耐磨性方面都遠(yuǎn)勝于環(huán)氧樹脂基碳纖維復(fù)合材料，因此該材料更適用于對(duì)性能要求更高的應(yīng)用環(huán)境，可以說是目前常用的碳纖維復(fù)合材料的“進(jìn)階版”。

然而，之所以在過去連續(xù)碳纖維與中高端熱塑性樹脂的結(jié)合應(yīng)用非常少，是因?yàn)檫@類樹脂材料的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度高，成型困難，且加熱熔融后熔體黏度較高導(dǎo)致難以充分浸潤(rùn)連續(xù)碳纖維增強(qiáng)體，對(duì)最終的復(fù)合材料性能有制約性影響。從實(shí)際應(yīng)用方面看，連續(xù)碳纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料在生產(chǎn)過程中容易出現(xiàn)多種問題，例如當(dāng)碳纖維體積比例較大時(shí)，熱塑性碳纖維復(fù)合材料的性能反而會(huì)下降。當(dāng)碳纖維體積分?jǐn)?shù)達(dá)到45-50%時(shí)，復(fù)合材料中出現(xiàn)的缺陷孔洞就會(huì)不斷增多，其孔隙率甚至可以達(dá)到4%以上。復(fù)合材料孔隙率增大所導(dǎo)致的大量缺陷和孔洞直接降低了復(fù)合材料中碳纖維性能的發(fā)揮效率。在此情況下，即便碳纖維含量增多了，但是復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度和拉伸模量卻不能隨之得到提升。碳纖維表面雜質(zhì)的阻聚作用等雖然也有一定的影響，但是當(dāng)碳纖維體積分?jǐn)?shù)增大后，浸潤(rùn)不充分是造成復(fù)合材料空隙率迅速增大的主要原因。

如何解決連續(xù)碳纖維與熱塑性樹脂之間的浸潤(rùn)與熔融問題，是目前推進(jìn)連續(xù)碳纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料應(yīng)用的主要任務(wù)。國(guó)內(nèi)碳纖維零部件制造商智上新材料科技前后耗費(fèi)五年時(shí)間，通過對(duì)自主研發(fā)的設(shè)備進(jìn)行階段式改造，不斷調(diào)整工藝方法，有效提升了熱塑性樹脂與連續(xù)碳纖維之間的浸潤(rùn)率。連續(xù)碳纖維增強(qiáng)PPS/PA6/PEEK/PI等單向預(yù)浸帶產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定、性能卓越，是制作高端設(shè)備理想的零部件原材料。隨著工藝水平的提升，智上新材料有信心將連續(xù)碳纖維與中高端熱塑性樹脂的結(jié)合技術(shù)延伸到更多產(chǎn)品，為碳纖維應(yīng)用開拓更多領(lǐng)域。來源：碳纖維趨勢(shì)、碳纖維生產(chǎn)技術(shù)

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