先进热塑性复合材料未来发展（下篇）

3.热塑性复合材料的发展重点

自20世纪60年代以来，欧、美、日等发达国家十分重视连续纤维增强热塑性复合材料研究并取得许多突破性进展。PPS热塑性复合材料飞机蒙皮、整流罩、升降舵、平尾等部已在波音、空客、福特等公司成功应用。近几年全球著名的复合材料研发厂商更是在PEEK热塑性复合材料领域不断布局，蓄势待发。2018 年3月，为提升热塑性复合材料的研发能力，为下一代商用飞机的发展做准备，全球最大的碳纤维制造商东丽工业株式会社以9.3 亿欧元的价格收购了TenCate 先进复合材料业务。美国Hexcel 和阿科玛公司宣布建立战略联盟，以Hexcel 在碳纤维方面的技术优势和阿科玛在PEKK树脂方面的优势相结合，开发用于航空 航天的PEKK热塑性复合材料。稍后德国的Premium Aerotec GmbH 推出了空客A320 热塑性复合材料后压舱壁。2019 年1 月日本帝人宣布，公司研发的TENAX 碳纤维和碳纤维/PEEK热塑性单向预浸胶带 （TENAX TPUD）已获得波音的认证，可用于飞机主要结构部件。

随着商用飞机的发展浪潮，航空航天业和其他行业开始寻找新的想法来减轻制造的重量和成本。热塑性复合材料的性能是传统注塑件的 10 倍，从而为这个问题提供了解决方案。复合材料生产和加工的最新进展使热塑性塑料成为更广泛的航空航天应用中的可行选择。

热塑性复合材料具有突出的特性（比钢轻 50%，比铝轻 30%），这使得它们在航海和运输行业中作为金属的替代品越来越有价值。由于这些材料具有高容量加工能力、可回收性、优异的损伤容限和断裂韧性以及生产复杂形状的能力等优点，近年来人们越来越关注热塑性复合材料的发展。这些热塑性复合材料在汽车、地铁等都有应用。其中，长纤维热塑性复合材料 (LFT) 在整个运输部门中越来越多的得到应用。

汽车行业长期以来一直在与高油价作斗争，汽车原始设备制造商和供应商通常通过使用热塑性复合材料来减少车辆质量来，引领运输行业发展。由于日益严格的排放法规，汽车制造商的目标是减轻车辆的重量，因为它有助于节省大量的二氧化碳排放量。据估计，每减轻 10 公斤重量，每公里可减少 1 克二氧化碳排放。

企业平均燃油经济性 (CAFE) 标准迫使汽车行业的制造商开发采用高性能轻质材料的车辆设计。汽车的重量直接影响驾驶动态、油耗和灵活性。车辆重量减少 10% 可以节省大约 5-7% 的燃料。从 2020 年起，欧盟将要求每个欧洲汽车制造商从目前每公里 130 克二氧化碳的排放水平达到每公里 95 克二氧化碳的排放水平。通过减轻车辆重量，最大限度地减少碳排放和提高燃油经济性的需求，使热塑性复合材料成为制造汽车的轻质材料。

连续纤维增强热塑性复合材料 (CFRTP) 是设计工程师可用于满足轻量化需求的众多材料之一。结合金属，CFRTP 复合材料将成为设计未来汽车时多材料方法的一部分，以正确的方式组装，设计时考虑到可回收性和可持续性。此外，汽车行业标准将用于调整表征 CFRTP 复合材料性能的方法。

汽车行业正在经历一场重大变革。随着公司探索满足未来需求的各种选择，合作已被证明是一种有效的方式，可以在利用风险的同时发现新的增长可能性。新发展的首选方法是与整个价值链中的战略参与者合作。

例如，DuPont Transportation（杜邦公司）和Advanced Polymers选择合作推进并积极参与联盟，包括 IACMI（先进复合材料制造创新研究所）和 AZL（亚琛综合轻量化生产中心），在联盟中解决标准化问题，以及协作推进开发可大批量应用的、具有成本效益的 CFRTP 复合材料生产方法。

2019 年，SABIC 在 JEC World 2019 上宣布了一项新的尖端技术，可使用其 UDMAX 胶带（一种单向、纤维增强的热塑性复合材料）生产轻质、经济且可回收的汽车面板。这项创新技术旨在取代由金属和热固性材料制成的用于汽车内外饰应用的传统面板，很快将在为全球汽车市场大规模生产的轻型商用车 (LCV) 的隔板中实现商业化。

在面板应用的案例中，在部件内用 UDMAX 带层压代替传统的金属部件，减少了 35% 的质量。更轻的重量还可以使大面板更容易处理，这有助于加速车辆组装。

除了汽车，铁路行业在热塑性复合材料市场领域也越来越重要。由于铁路行业引入了高度严格的安全和污染法规，热塑性聚氨酯复合材料在过去十年中变得越来越重要，因为它们具有较高的机械性能，是传统材料的绝佳替代品。2019 年 1 月，EconCore NV 和科思创结合各自的热塑性复合材料技术，生产出性能卓越的坚固轻质蜂窝板。目标关键性能方面之一是符合公共交通应用（包括铁路）的防火、烟雾、毒性 (FST) 要求。

（完）