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熱塑性復合材料憑借其可重復使用性和可持續(xù)性的優(yōu)勢，正在改變復合材料市場。實際上，Marketsandmarkets的報告顯示，到2024年，熱塑性復合材料市場預計將達到360億美元。全球復合材料制造商Exel Composites的研發(fā)和技術(shù)高級副總裁Kim Sjödahl分享了對熱塑性復合材料崛起的見解。

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用于生產(chǎn)復合材料的樹脂有兩種主要類型：熱固性和熱塑性。熱固性樹脂是目前最常見的樹脂，但是隨著復合材料用途的擴展，熱塑性樹脂也正在被越來越多的研究。

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圖片來源：TAPAS

熱固性樹脂通過使用熱進行固化而硬化，以形成具有不熔性或不熔性剛性鍵的高度交聯(lián)的聚合物，該剛性鍵在暴露于熱時不會熔化。另一方面，熱塑性復合材料是單體的分支或鏈，在加熱時會軟化并在冷卻后固化-這是一種可逆的過程。簡而言之，您可以重新熔化并重新形成熱塑性復合材料，但不能重新形成熱固性復合材料。

為什么熱固性復合材料統(tǒng)治？·


熱固性樹脂，例如環(huán)氧樹脂或聚酯，由于其低粘度有助于實現(xiàn)良好的滲透到纖維網(wǎng)絡中，因此在復合材料生產(chǎn)中很受歡迎。這允許使用更多的纖維并增加最終復合材料的強度。

在拉擠成型過程中，熱固性樹脂的過程開始于將纖維浸入樹脂中，然后將其拉入模具中并加熱。這開始了固化反應，該固化反應將低分子量液態(tài)樹脂轉(zhuǎn)化為固體三維網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)，從而將纖維鎖定在這個新形成的網(wǎng)絡中。

由于大多數(shù)固化反應都是放熱反應，因此一旦反應開始，反應將很容易擴散，從而使熱固性生產(chǎn)易于擴展。固定后，三維結(jié)構(gòu)將纖維鎖定在適當?shù)奈恢�，并賦予復合材料強度和剛度。

熱塑性復合材料的興起 ·


熱塑性樹脂和熱塑性復合材料已經(jīng)存在了一段時間，特別是對于短纖維應用。但是，由于越來越需要在不損失結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的情況下增加輕量化，特別是在汽車工業(yè)中，熱塑性復合材料引起了新的關注。

一個具體的例子是使用熱塑性復合材料來減輕車門內(nèi)部組件重量的潛力。實際上，一家日本大型汽車制造商最近開始重新設計其內(nèi)門部件，采用熱塑性復合材料�？梢韵嘈牛�這種材料可以使門的重量減少近一半。

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圖片來源：CIM

熱塑性復合材料在復合材料工業(yè)中的成功將取決于開發(fā)產(chǎn)品和有效工藝的企業(yè)。

飛得很高 ·


采用更多的熱塑性樹脂將不僅使汽車受益，尤其是由于新的商用飛機通常包含超過50％的復合零件。

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熱塑性復合材料很容易成為運輸市場據(jù)點的原因很多。與其他材料相比，該材料制成的組件可以焊接，從而減少了對粘合劑的需求，并且可以包覆成型以生產(chǎn)具有卓越機械性能的先進幾何形狀。

熱塑性樹脂的普遍優(yōu)勢在于，它們可以無休止地軟化和重整，而不會顯著降低物理性能。熱塑性產(chǎn)品一旦達到其生命周期的盡頭，就可以將其熔融并重整以用于新的用途，從而減少了材料浪費。從材料本身的物理特性以及不適合使用熱固性材料的潛在新應用中可以發(fā)現(xiàn)其他優(yōu)勢。

在熱塑性拉擠成型成為主流之前，仍有許多研究需要完成，特別是因為大多數(shù)生產(chǎn)方法都適合熱固性樹脂，因此必須加以調(diào)整。

熱塑性樹脂顯示出巨大的潛力，可以生產(chǎn)易于回收的堅固，輕巧的復合材料。盡管現(xiàn)在不是放棄久經(jīng)考驗的熱固性復合材料的明智之舉，但還是要注意熱塑性復合材料的發(fā)展，特別是在將可持續(xù)性放在首位的情況下。

除熱塑性樹脂可以助理可持續(xù)發(fā)展外，生物基樹脂以及可降解樹脂亦體現(xiàn)了環(huán)�？沙掷m(xù)的理念。想了解更多有關綠色樹脂相關的發(fā)展及應用？歡迎關注“2021綠色復合材料論壇”。

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