碳纖維復(fù)合材料的主體性能是高的比強(qiáng)度（強(qiáng)度/密度）和比模量（模量/密度），可以用來制造輕而強(qiáng)、薄而剛的結(jié)構(gòu)件，如無人機(jī)、醫(yī)療床板、體育器材等。隨著科學(xué)的進(jìn)步和技術(shù)的發(fā)展以及市場的需求，要求碳纖維復(fù)合材料具備更多的功能特性，如耐磨性、電磁屏蔽性、耐熱性等。
為了適應(yīng)各種領(lǐng)域的需求，碳纖維復(fù)合材料主要有碳纖維增強(qiáng)熱固性樹脂復(fù)合材料（CFRTS）、熱塑性樹脂復(fù)合材料（CFRTP)、碳纖維增強(qiáng)碳基復(fù)合材料（C/C）、碳纖維增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料（CFRM）、碳纖維增強(qiáng)陶瓷基復(fù)合材料（CFRC)和碳纖維增強(qiáng)橡膠復(fù)合材料（CFRR）等，在我們的產(chǎn)品應(yīng)用中，用的比較多的是碳纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料，今天主要為大家來做個簡單的敘述。
碳纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料所用基體樹脂主要分為兩大類，一類是熱固性樹脂（TS），另一類是熱塑性樹脂（TP)。熱固性樹脂由反應(yīng)性低分子量預(yù)聚體或者帶有活性基團(tuán)高分子量聚合物組成；成型過程中，在固化劑或熱作用下進(jìn)行交聯(lián)、縮聚，形成不溶不熔的交聯(lián)體型結(jié)構(gòu)。其中，具有代表性的熱固性樹脂是環(huán)氧樹脂，活性環(huán)氧基與固化劑作用生成固態(tài)體型結(jié)構(gòu)。
熱塑性樹脂由線型高分子量聚合物組成，在一定條件下溶解和熔融，只發(fā)生物理變化，如通用熱塑性樹脂聚乙烯、尼龍等。當(dāng)加熱溫度超過玻璃化溫度Tg時，開始軟化、熔融，利用這一特性進(jìn)行深加工；高性能熱塑性樹脂如聚醚醚酮(PEEK)，耐熱性好，成型工藝比較難，價格昂貴，一般用于航空航天與高端醫(yī)療。
熱固性樹脂主要有環(huán)氧樹脂、聚酰亞胺樹脂(PI)、雙馬來聚酰亞胺樹脂(BMI)、酚醛樹脂以及不飽和聚酯等。其中，環(huán)氧樹脂牌號多，用途廣，是當(dāng)前ACM所用基體樹脂的主體。環(huán)氧樹脂是一種具有環(huán)氧集團(tuán)的低聚物，與固化劑作用是，可形成三維網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)的固體。它之所以能夠得到廣泛應(yīng)用因其兼?zhèn)浜芏鄡?yōu)勢。
環(huán)氧樹脂在化學(xué)結(jié)構(gòu)方面具有活性環(huán)氧基、羥基和醚基等，具有強(qiáng)的粘接力，可將增強(qiáng)纖維牢固地粘接為一體，使其成為承載外力的整體；在碳纖維環(huán)氧樹脂基復(fù)合材料固化的過程中可以生成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，交聯(lián)密度高，固化收縮率?。ㄒ话阈∮?%）。
具有較高的強(qiáng)度、模量和較大的伸長，有利于提高ACM的力學(xué)性能；耐熱抗寒，可在-50~180℃的溫度范圍內(nèi)使用，熱膨脹系數(shù)小，近乎為“0”；成型工藝好，技術(shù)成熟，并且耐酸堿鹽等腐蝕。熱固性碳纖維復(fù)合材料的缺點(diǎn)是耐候性、韌性差，產(chǎn)品一旦出現(xiàn)裂縫，幾乎很難修復(fù)，重復(fù)利用率低。
為了使熱固性樹脂與熱塑性樹脂在性能上互補(bǔ)，建議采用以熱固性樹脂為主，熱塑性樹脂為輔的混合樹脂基體制造韌性預(yù)浸料。一直以來，囿于制造技術(shù)和應(yīng)用成本，熱塑性碳纖維復(fù)合材料主要用在航空航天領(lǐng)域，僅有少數(shù)幾種熱塑性碳纖維復(fù)合材料在汽車制造領(lǐng)域有所應(yīng)用。
可以說，熱塑性碳纖維復(fù)合材料并未得到真正的、深入的、大范圍的應(yīng)用，熱塑性碳纖維復(fù)合材料要想同熱固性碳纖維復(fù)合材料那樣在軌道車輛、工業(yè)制造、智能機(jī)械以及醫(yī)療設(shè)備中取得廣泛的應(yīng)用，還需要相當(dāng)長的時間。
文章來源：挪恩復(fù)材
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原標(biāo)題：《【科普知識】熱塑性碳纖維和熱固性碳纖維的區(qū)別介紹》
