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        碳(tan)纖(xian)(xian)維(wei)(wei)(wei)是(shi)最(zui)重要(yao)的無(wu)機高(gao)(gao)性(xing)(xing)能纖(xian)(xian)維(wei)(wei)(wei)，這點是(shi)由(you)其(qi)材料本性(xing)(xing)、產(chan)業技術復雜性(xing)(xing)、應用(yong)領域重要(yao)性(xing)(xing)和(he)市場規模(mo)(mo)性(xing)(xing)等因素決(jue)定的，其(qi)首(shou)個市場化(hua)(hua)應用(yong)是(shi)1972年(nian)市售的碳(tan)纖(xian)(xian)維(wei)(wei)(wei)增強樹脂(zhi)釣魚竿。此后，碳(tan)纖(xian)(xian)維(wei)(wei)(wei)應用(yong)快(kuai)速向以航空航天器主結構材料為代表的高(gao)(gao)端化(hua)(hua)發展(zhan)。日(ri)本東麗2017年(nian)初針對航空航天市場推出號(hao)稱世界上(shang)性(xing)(xing)能最(zui)好的新一代碳(tan)纖(xian)(xian)維(wei)(wei)(wei)預浸料，其(qi)拉伸強度(du)和(he)抗沖擊(ji)性(xing)(xing)能比上(shang)一代產(chan)品(pin)均提升了30%。該產(chan)品(pin)解決(jue)了長(chang)久以來高(gao)(gao)模(mo)(mo)量和(he)高(gao)(gao)韌性(xing)(xing)不(bu)可得(de)兼的技術難題(ti)，可以耐受溫度(du)極值（極高(gao)(gao)溫和(he)極低溫），碳(tan)纖(xian)(xian)維(wei)(wei)(wei)及其(qi)制品(pin)以其(qi)優異的性(xing)(xing)能深入(ru)應用(yong)到(dao)人類(lei)生(sheng)活的各個領域。

        什么(me)是碳纖(xian)維預浸(jin)料(liao)

        預浸(jin)料(liao)（Prepreg，PreimpregnatedMaterials），是(shi)把基體（Matrix）浸(jin)漬在強化纖維（Reinforced Fiber）中(zhong)制成的預浸(jin)片(pian)材(cai)產品(pin)，是(shi)復合材(cai)料(liao)的中(zhong)間材(cai)料(liao)。

        碳(tan)纖維(wei)預浸料是由增強體，如碳(tan)纖維(wei)紗、樹脂基體、離型紙等(deng)材料，經(jing)過涂膜(mo)(mo)、熱壓(ya)、冷(leng)卻、覆膜(mo)(mo)、卷取等(deng)工藝加工而成的復合材料，又名碳(tan)纖維(wei)預浸布(bu)。

        性能特點(dian)

        強度(du)(du)高、密度(du)(du)小：碳纖維預浸料的強度(du)(du)可以達到(dao)鋼(gang)材(cai)的6-12倍，密度(du)(du)只有鋼(gang)材(cai)四分之一

        可(ke)塑性好；可(ke)根據模具形(xing)狀(zhuang)做(zuo)成(cheng)任何形(xing)狀(zhuang)，成(cheng)型容(rong)易，便(bian)于加工

        耐腐蝕；壽命長(chang)

        碳纖維預浸料的種(zhong)類有(you)：

        單向碳(tan)纖維預浸料

        編織碳纖維預浸料 

        單向碳(tan)纖(xian)維預浸料(liao)在纖(xian)維方向有最大的(de)強度(du)，通常用于有不(bu)(bu)同方向組合的(de)疊層板(ban)，而編(bian)織碳(tan)纖(xian)維預浸料(liao)具有不(bu)(bu)同的(de)編(bian)織方式，其(qi)強度(du)在兩個方向約相等，可應用于不(bu)(bu)同的(de)結構物(wu)。

        應用領域

        碳(tan)(tan)纖維最主要的(de)(de)應用(yong)(yong)形式是(shi)作為(wei)樹脂(zhi)(zhi)材料的(de)(de)增(zeng)強體，所(suo)形成的(de)(de)碳(tan)(tan)纖維增(zeng)強樹脂(zhi)(zhi)（CFRP）具有優(you)異的(de)(de)綜合(he)性(xing)(xing)能；用(yong)(yong)途非常廣，碳(tan)(tan)纖維重量輕,很(hen)好的(de)(de)耐燒蝕材料，可應用(yong)(yong)于(yu)高(gao)溫高(gao)熱領域(yu)。對X射(she)線(xian)有很(hen)強的(de)(de)透過率，可用(yong)(yong)于(yu)醫(yi)療器械(xie)。耐腐蝕性(xing)(xing)，耐氧(yang)化，可應用(yong)(yong)于(yu)

        航(hang)空航(hang)天，例如：飛(fei)(fei)(fei)機機身，飛(fei)(fei)(fei)行器，飛(fei)(fei)(fei)機上的(de)座椅。

        軍事領域，例如：雷達罩，指(zhi)揮車艙，防(fang)彈衣

        水陸交通(tong)，例如：汽(qi)車外殼，火車外殼

        新能源，例如:風力發電機的葉片,海上(shang)采油平臺(tai),海洋鉆孔平臺(tai)等

        建筑(zhu)工程，例如:橋(qiao)梁結構加固,碳(tan)纖維管構架等

        體育領域，例如:健身(shen)器(qi)材,球桿

        醫療領域,例如:ct板,牽引床(chuang),運動員假(jia)體等

        日常生活領域,例如(ru):地板(ban),自(zi)行(xing)車架,魚竿,行(xing)禮箱等(deng)

        時尚娛樂領域例如(ru)：手機殼，ipad保護(hu)套，其他，浴缸(gang)，座椅等

        碳(tan)纖維預浸料生產工藝流程

        由纖(xian)(xian)維(wei)(wei)(wei)束拼(pin)成(cheng)所需的(de)(de)含量及(ji)寬度，然后(hou)經纖(xian)(xian)維(wei)(wei)(wei)架將纖(xian)(xian)維(wei)(wei)(wei)均勻的(de)(de)分開，同(tong)時樹(shu)脂(zhi)(zhi)(zhi)加熱后(hou)涂(tu)布(bu)(bu)在上下離型紙(zhi)上。將纖(xian)(xian)維(wei)(wei)(wei)及(ji)涂(tu)布(bu)(bu)樹(shu)脂(zhi)(zhi)(zhi)的(de)(de)上下離型紙(zhi)同(tong)時導入滾(gun)輪(lun)中，纖(xian)(xian)維(wei)(wei)(wei)位于(yu)上下離型紙(zhi)之間(jian)，借由滾(gun)輪(lun)的(de)(de)壓力將樹(shu)脂(zhi)(zhi)(zhi)均勻的(de)(de)散(san)布(bu)(bu)于(yu)纖(xian)(xian)維(wei)(wei)(wei)之間(jian)。纖(xian)(xian)維(wei)(wei)(wei)含浸樹(shu)脂(zhi)(zhi)(zhi)后(hou)經過冷(leng)卻或烘干，經捲(juan)取器捲(juan)取成(cheng)捲(juan)軸狀。

        碳纖維預浸(jin)(jin)料(liao)主(zhu)要有兩種方式：一種為(wei)直接將樹脂加熱(re)，以降低其黏度，便于均勻散布(bu)于纖維之間，稱為(wei)熱(re)溶(rong)法。另一種為(wei)將樹脂溶(rong)于溶(rong)劑中(zhong)來(lai)降低黏度，待樹脂含浸(jin)(jin)纖維后再加熱(re)使溶(rong)劑揮發，稱為(wei)溶(rong)液浸(jin)(jin)漬法。

        熱熔(rong)膠法(fa)的(de)制(zhi)(zhi)程(cheng)，樹脂(zhi)含(han)量控制(zhi)(zhi)容易，可省略(lve)烘干的(de)步(bu)驟，且無殘存(cun)的(de)溶(rong)劑(ji)，但(dan)(dan)樹脂(zhi)黏度較高，含(han)浸纖(xian)維(wei)編織物時(shi)易造成纖(xian)維(wei)變形。溶(rong)劑(ji)法(fa)投(tou)資成本低，制(zhi)(zhi)程(cheng)簡便(bian)，但(dan)(dan)是溶(rong)劑(ji)的(de)使用(yong)易殘存(cun)于預浸布中，影響最終復合材(cai)料的(de)強度，而且造成環境污染的(de)問題。

        目前(qian)碳纖維(wei)預浸(jin)料(liao)主要使(shi)用熱固(gu)性材料(liao)：環氧樹脂，由于(yu)預浸(jin)料(liao)的(de)樹脂固(gu)化狀態為(wei)B-stage，因而捲取的(de)預浸(jin)料(liao)需于(yu)低(di)溫環境保存(cun)(cun)，碳纖維(wei)預浸(jin)料(liao)在室溫所能儲(chu)存(cun)(cun)的(de)時間稱為(wei)儲(chu)存(cun)(cun)周(zhou)期(qi)，如無低(di)溫儲(chu)存(cun)(cun)條件，預浸(jin)料(liao)的(de)制作量必須以在儲(chu)存(cun)(cun)周(zhou)期(qi)內(nei)能夠使(shi)用完(wan)畢為(wei)原則。

        碳纖維(wei)預浸料(liao)市場前景

        碳纖(xian)維產業不僅(jin)包括聚合(he)、原(yuan)絲及碳纖(xian)維的生(sheng)產過程，而且包括下游碳纖(xian)維預浸料的生(sheng)產及復合(he)材料的生(sheng)產與應(ying)用。

        據(ju)復(fu)合材料(liao)雜志ReinforcedPlastics援引的報告稱，到2019年，全球碳(tan)(tan)纖維預(yu)浸料(liao)市場將(jiang)達40億美元，保持(chi)快(kuai)(kuai)速增(zeng)長，復(fu)合增(zeng)長率超過11%。由于生產(chan)成本的飛升和(he)總(zong)需求的增(zeng)長，碳(tan)(tan)纖維預(yu)浸料(liao)的價格將(jiang)以更(geng)快(kuai)(kuai)的速度上漲。全球的預(yu)浸料(liao)供應商數量不斷上升，整體的市場充滿著創(chuang)新的活力，產(chan)品(pin)性(xing)能(neng)有了(le)更(geng)高的表現。

        碳纖維預浸料主要企業

        全世界最(zui)著名的(de)碳(tan)纖維預浸料公司是Toray（東麗）、 Hexcel（赫氏(shi)）、Cytec（氰特）、Gurit（固瑞(rui)特）和(he)TenCate。占有預浸料市場的(de)大部分份額(e)。

        國內企業有(you)(you)中(zhong)(zhong)復(fu)(fu)神(shen)鷹(ying)碳(tan)纖(xian)維(wei)(wei)有(you)(you)限(xian)責任公(gong)司、江蘇恒神(shen)股(gu)份有(you)(you)限(xian)公(gong)司、沈陽中(zhong)(zhong)恒新(xin)材(cai)料有(you)(you)限(xian)公(gong)司、威海(hai)光威復(fu)(fu)合(he)材(cai)料有(you)(you)限(xian)公(gong)司 、四川新(xin)萬興復(fu)(fu)合(he)材(cai)料有(you)(you)限(xian)公(gong)司 、嘉興中(zhong)(zhong)寶碳(tan)纖(xian)維(wei)(wei)有(you)(you)限(xian)公(gong)司、江蘇澳盛復(fu)(fu)合(he)材(cai)料科技有(you)(you)限(xian)公(gong)司等公(gong)司，雖同(tong)國外企業還存在(zai)(zai)很大(da)差距，但(dan)已經在(zai)(zai)各領域(yu)取得了(le)(le)一定的成果，有(you)(you)效減少了(le)(le)對進(jin)口(kou)產品(pin)的依賴。

        碳纖預浸料產品(pin)在近幾(ji)年(nian)呈現出新的發展趨勢

        1、 大(da)(da)絲束(shu)碳纖維(wei)(wei)預(yu)浸(jin)料在工業領域的(de)優勢凸顯。單向碳纖維(wei)(wei)預(yu)浸(jin)料面密(mi)度高達600 g/m2，這類厚重的(de)預(yu)浸(jin)料大(da)(da)大(da)(da)提升了預(yu)浸(jin)和(he)后(hou)續(xu)鋪(pu)放工藝(yi)的(de)效率。在風(feng)電葉(xie)片與(yu)汽(qi)車(che)領域有廣泛的(de)應用。

        2、 非(fei)熱(re)壓(ya)罐工藝(yi)（OOA，Out of Autoclave）的預(yu)浸(jin)料大(da)(da)力發展。此(ci)成型工藝(yi)大(da)(da)大(da)(da)降低了(le)預(yu)浸(jin)料后續固(gu)化成型的時間與(yu)成本(ben)，這些新型的預(yu)浸(jin)料可以采用較低成本(ben)的真(zhen)空袋壓(ya)法(fa)(fa)、先進拉擠法(fa)(fa)和熱(re)模壓(ya)法(fa)(fa)。產品如Hexcel的HexPly?M 56，Tencate的TC 250，Cytec的Cycom 532，ACG的MTM 44-1。

        3、 不同預(yu)(yu)浸(jin)料產品(pin)形態出(chu)現(xian)。短切預(yu)(yu)浸(jin)料，可(ke)以(yi)采用(yong)經(jing)濟型的(de)模壓工(gong)藝，產品(pin)如(ru)Hexcel的(de)He xmc，De n c a t e的(de)MS系列產品(pin)；半預(yu)(yu)浸(jin)料，在(zai)預(yu)(yu)浸(jin)工(gong)藝時不需(xu)要(yao)完全―濕透‖纖維，在(zai)后續(xu)工(gong)藝中完成完全浸(jin)潤，產品(pin)如(ru)He x c e l的(de)Hexfit。（轉自(zi)嚴說一(yi)點）

        ;4、 針(zhen)對不同應用的專(zhuan)用預(yu)浸(jin)料。如(ru)汽車領域，對零件(jian)短時間(jian)成型(xing)要求高(gao)，為滿足(zu)后續快速成型(xing)工藝，必須(xu)開發＜5 min的快速固化(hua)預(yu)浸(jin)料，產(chan)品如(ru)Hexcel的Hexply M77，可以在(zai)150 ℃下2min固化(hua)；為了滿足(zu)風電葉片(pian)支撐(cheng)梁–厚層合

        5、 板(ban)的生(sheng)產，Gurit開(kai)發(fa)了SparPregTM，無需壓實和借助其他(ta)排氣(qi)織物，就可以獲得低孔隙率的層(ceng)合板(ban)；在復合材料模具領域，各(ge)家也(ye)開(kai)發(fa)了相應的預浸(jin)產品，如Hexcel的Hextool，ACG的DFormTM專業產品。

        6、 結構與功(gong)能結合的預浸(jin)料(liao)。在樹(shu)脂中混入(ru)納米(mi)碳(tan)(tan)(tan)管或短切碳(tan)(tan)(tan)纖維，再(zai)浸(jin)潤碳(tan)(tan)(tan)纖維絲束或織物，形成具(ju)有吸波(bo)功(gong)能的預浸(jin)料(liao)。

        7、 與(yu)其他材料(liao)(liao)共(gong)固化的(de)預浸料(liao)(liao)。預浸料(liao)(liao)可以(yi)與(yu)灌注的(de)樹脂(zhi)共(gong)同固化，可以(yi)與(yu)SMC共(gong)同模(mo)壓固化，也(ye)可以(yi)用單向(xiang)預浸料(liao)(liao)﹢織物預浸料(liao)(liao)﹢SMC共(gong)同模(mo)壓固化。

        上面所(suo)(suo)述都是(shi)說(shuo)的(de)(de)熱固性碳纖維預(yu)浸(jin)料，其實(shi)近年來國外熱塑性預(yu)浸(jin)料發展迅猛(meng)比如：德國Cetex研究(jiu)所(suo)(suo)是(shi)從事紡(fang)織品(pin)(pin)半成(cheng)(cheng)品(pin)(pin)、功能件和高(gao)性能結構之(zhi)制造技術(shu)和設備研發的(de)(de)研究(jiu)所(suo)(suo)，它附(fu)屬于德國克姆尼茨(ci)理工大學。該研究(jiu)所(suo)(suo)的(de)(de)Ce-Preg?熱塑性預(yu)浸(jin)料是(shi)用連(lian)續纖維與熱塑性薄膜復合(he)形成(cheng)(cheng)的(de)(de)的(de)(de)纖維復合(he)材料半成(cheng)(cheng)品(pin)(pin)。

        熱塑性(xing)(xing)預(yu)浸(jin)料(liao)與(yu)熱固性(xing)(xing)預(yu)浸(jin)料(liao)相比，熱塑性(xing)(xing)預(yu)浸(jin)料(liao)無需冷庫倉存與(yu)運輸，后續(xu)成(cheng)型工藝高效且方(fang)便(bian)，材(cai)料(liao)的(de)韌性(xing)(xing)大，抗沖(chong)擊性(xing)(xing)能(neng)好(hao)，尤(you)其可再(zai)生利用，符合節能(neng)減排綠色環保趨(qu)勢。

        但熱(re)塑性(xing)預浸料(liao)存(cun)在的最大問題主要有4 個：

        一是熱塑性樹脂的(de)(de)高粘度導致與纖維(wei)的(de)(de)浸潤非常(chang)困難；

        二是還沒有合(he)適的(de)低成本、高(gao)效率和能保(bao)證質量(liang)的(de)預浸料(liao)制備方法與裝備；

        三是高性能熱塑性樹脂成型溫度在(zai)350 ℃以(yi)上，預(yu)浸料及其復合材(cai)料制(zhi)品成型工藝難度很大；

  ;      四是高性(xing)能熱塑性(xing)樹(shu)脂與通用熱固性(xing)樹(shu)脂相比較價格太昂貴。

        目前國際上主(zhu)要(yao)通過粉末噴涂(tu)、纖維(wei)混(hun)紡(fang)、薄膜輥(gun)壓等工藝(yi)，獲(huo)取了(le)不同樹脂質量分數(shu)精度(du)的熱塑性預浸料(liao)，分別(bie)滿足(zu)各類成型應用的需要(yao)。