熱塑性復合材料的世界中，纖維增強樹脂基復合材料(FRPC)憑借其輕質(zhì)、高強度、高模量、優(yōu)異耐蝕性及熱穩(wěn)定性等多重優(yōu)勢，已經(jīng)在航空航天、國防軍工、軌道交通乃至風力發(fā)電等高新技術(shù)領(lǐng)域展現(xiàn)出了舉足輕重的地位。在這其中，纖維增強熱塑性復合材料(FRTP)因其獨特的力學性能(如高韌性和抗沖擊性)、高效的生產(chǎn)周期(可焊接)、適應(yīng)高溫環(huán)境(采用PEEK、PPS等特種工程塑料為樹脂基體)以及優(yōu)良的設(shè)計自由度(能制成復雜精細形狀的制品)，而逐漸嶄露頭角。尤其引人注目的是，當我們將目光投向碳纖維增強熱塑性復合材料(CFRTP)時，連續(xù)碳纖維(CF)因其卓越的性能特質(zhì)，使CRTP在諸多應(yīng)用中顯現(xiàn)出了非凡潛力。
連續(xù)CF增強熱塑性復合材料較之短CF增強熱塑性復合材料(SCRTP)和長CF增強熱塑性復合材料(LCRTP)，其力學性能尤為出眾，因此在眾多領(lǐng)域備受矚目。然而，預浸料作為連續(xù)CF增強熱塑性復合材料(CFRTP)的制造基石，其核心技術(shù)——纖維與樹脂間的充分浸漬仍然是有待解決的關(guān)鍵問題。目前，小絲束預浸料雖在性能上相對穩(wěn)定，但成本較高，且在制備高性能預浸料時效率偏低，因此，研發(fā)低成本大絲束預浸料的高效制備工藝，勢在必行。國內(nèi)也有不少企業(yè)對于該材料進行研發(fā)，取得了不錯的進展，比如智上新材料科技就成功的研發(fā)了連續(xù)碳纖維和高性能PEEK、PPS浸漬的單向帶，打破國外對我們的技術(shù)壁壘，在研究中發(fā)現(xiàn)碳纖維的含量、長度、排列方式及成型技術(shù)等因素，均對復合材料的摩擦學性能產(chǎn)生重要影響。
耐摩擦性能是碳纖維增強熱塑性復合材料的一大亮點。在摩擦過程中，應(yīng)力通過樹脂基體傳遞至碳纖維，碳纖維憑借其天然的高比強度、比模量、耐熱耐蝕性及抗摩擦性，有效承載負荷，極大地提升了復合材料的整體力學表現(xiàn)。
值得注意的是，連續(xù)碳纖維在復合材料中的排列有序性和長度，直接決定了其摩擦性能的優(yōu)勢。與短碳纖維或粉末碳纖維增強的熱塑性復合材料相比，連續(xù)碳纖維增強復合材料在摩擦系數(shù)和磨損率上表現(xiàn)出明顯優(yōu)勢。連續(xù)碳纖維在樹脂基體中形成的定向排列和連續(xù)結(jié)構(gòu)，能有效提高熱導率，增強纖維間的連接點，形成穩(wěn)固的框架結(jié)構(gòu)，防止碳纖維剝離，從而顯著降低材料表面的蠕變現(xiàn)象，提升復合材料的耐磨性。
然而，制備連續(xù)碳纖維增強熱塑性復合材料并非易事，熱塑性樹脂較高的熔融黏度、碳纖維表面的化學惰性以及兩者界面相互作用的不足，都構(gòu)成了挑戰(zhàn)。尤其是在高溫下，碳纖維容易在樹脂中團聚，影響復合材料的整體性能。此外，碳纖維含量的把控尤為關(guān)鍵：適度的碳纖維含量可以大幅提升熱塑性樹脂復合材料的強度和剛性，但過高的含量則可能導致樹脂無法充分浸漬碳纖維，造成界面結(jié)合不牢固，引發(fā)氣泡、孔洞等問題。
面對現(xiàn)代智能設(shè)備、高端醫(yī)療和新能源產(chǎn)業(yè)對高性能材料日益增長的需求，熱塑性樹脂材料在耐熱耐光性、尺寸穩(wěn)定性等方面的局限性逐漸顯現(xiàn)。最新的研究成果紛紛證實，連續(xù)碳纖維的引入對熱塑性樹脂的力學性能產(chǎn)生了顯著的促進作用。某項研究顯示，在復合材料結(jié)晶過程中，質(zhì)量分數(shù)達30%的連續(xù)碳纖維起到了異相成核的作用，為樹脂提供了豐富的晶核來源。當連續(xù)碳纖維與熱塑性樹脂交融一體時，復合材料的拉伸強度、彎曲強度和彎曲模量相較于純樹脂分別提高了2-3倍，足見碳纖維的添加對樹脂力學性能的大力提振。
除力學性能的顯著提升外，在高溫、濕度、磨耗等嚴苛環(huán)境條件下，連續(xù)碳纖維增強熱塑性復合材料依然保持著出色的增強效果和物理性能。連續(xù)碳纖維絲束如同盔甲般保護著復合材料，既有效降低了熱膨脹系數(shù)，又極大提升了耐磨性和韌性。因此，連續(xù)碳纖維增強熱塑性復合材料的崛起與發(fā)展，開辟了一個嶄新的天地，創(chuàng)造了無限的市場機遇與應(yīng)用潛力。
這也是智上新材料科技克服重重困難，積極研發(fā)該材料的目的，在不斷的優(yōu)化連續(xù)碳纖維與樹脂基體的界面結(jié)合，充分發(fā)揮連續(xù)碳纖維在復合材料中的獨特優(yōu)勢，從而為熱塑性復合材料的耐磨性提升注入了強大動能，現(xiàn)如今已經(jīng)量產(chǎn)連續(xù)碳纖熱塑性復材單向帶，并且跟多家企業(yè)形成合作，為相關(guān)行業(yè)帶來了前所未有的高性能材料解決方案。
