国内碳纤维价格已下降 应用也得到促进

摘要：环氧树脂的高成本、碳纤维价格的昂贵和劳动密集的成型工艺限制了碳纤维复合材料的规模工业化应用。为此国内外业界致力于规模化、低成本碳纤维增强复合材料的研发，事实上过去20年中全球创造了2个6年产量翻番的纪录，碳纤维的价格已下降、应用也得到促进。

  环氧乙烯基酯树脂可设计符合片状模塑料工艺的要求，即增稠型乙烯基酯树脂(如FUCHEM893)。据专家介绍，这是一种可使固化过程分段进行的树脂，用于预浸渍料或片状模塑料，使固化反应先进行到第一阶段，然后再进行热压成型。用树脂必须有化学增稠性能，又能保留分子中的不饱和性，使之在成型时可进行交联固化。为此在乙烯基酯分子上引入了酸性官能团，供稠化反应用。这种树脂较聚酯树脂对玻璃纤维的渗透性好、有更好的流动性，使热压时压力可以减低，在第二阶段又有很快的反应速度。这种环氧乙烯基酯树脂片状模塑料，可用于模压结构件，特别是汽车上的结构件以减轻重量。加入热塑性材料的低收缩添加剂，可以改善表面性能及低收缩性。乙烯基酯树脂SMC/BMC主要在汽车中获得应用，尤其用于制造高强度结构件，在这些零部件中物理机械性能如强度、韧性更为重要，而外观要求相对不高。另外它也应用于耐腐蚀或耐热的环境。以往车辆部件用SMC/BMC树脂，绝大多选用玻璃纤维作为增强材料。

  随着人们对车辆的轻量化、低油耗、高安全性、环保等要求的提高，高强度纤维复合材料，特别是碳纤维复合材料(CFRP)因其质量小，高强度、高刚性和良好的耐蠕变与耐腐蚀性，而成为很有前途的汽车用轻量化材料。碳纤维复合材料在汽车上的应用同步增强。据专家介绍，美国在这方面开展得最好。碳纤维增强复合材料具有重量轻、高力学性能的优点，特别是弯曲模量(刚度)出色。为了最大程度降低SMC和高强度乙烯基酯树低重量，碳纤维增强材料传统上使用不含填料的环氧树脂制成。由于使用手糊成型或树脂传递模塑成型工艺，该材料通常用于制造小批量的航空部件、赛车等特殊产品。环氧树脂的高成本、碳纤维价格的昂贵和劳动密集的成型工艺限制了碳纤维复合材料的规模工业化应用。为此国内外业界致力于规模化、低成本碳纤维增强复合材料的研发，事实上过去20年中全球创造了2个6年产量翻番的纪录，碳纤维的价格已下降、应用也得到促进。

  如果进一步抓住机遇加快发展，碳纤维复合材料实现大规模汽车应用就有非常客观的可能性。汽车部件应用碳纤维增强SMC(CF-SMC)可使重量明显降低，随之连接件、承载构件、紧固件等附件的重量也可减轻。汽车部件通常要承受多种载荷，如果发挥材料50%的拉伸和50%的弯曲强度作用，那就意味着CF-SMC部件的壁厚，可以比传统的SMC减少40%，因此基于刚性如用CF-SMC替代标准SMC，应该可以降低重量55%左右。据专家介绍，最近欧洲的公司推出了用于非A级表面的半结构和结构汽车部件用的乙烯基酯CF-SM。原材料和成型设备由德国Ludwig-shafcn公司提供。所产CF-SMC提供了极好的工艺性、很轻的重量和高的机械性能，组份为AtlacXP810乙烯基酯树脂和分散型大丝束(48K)碳纤维增强材料。CF-SMC显示出良好的流动性和均匀的纤维分布性，闭模速度和固化时间可参照标准SMC。模压件的力学性能(表5)和比重明显优于同等的玻璃纤维增强SMC。

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