熱塑性複合材料

使用熱塑塑膠聚合物作為基質材料生產熱塑性複合材料,此熱塑性複合材料在加熱至高溫進行加工時會軟化,冷卻後則會硬化。 與傳統的熱固性樹脂(例如環氧樹脂)相較,用於熱塑性複合材料的高性能熱塑性聚合物具有許多優點,包括可在更高溫度下作用的能力、更低的吸濕率、更佳的韌度和提高的耐化學性。

熱塑性複合材料也亦可再加熱和重整,為製造製程(例如熱成型和各種熱熔合/焊接/接合製程)可運用的優點。 與熱固性材料不同,熱塑性複合材料不需要化學反應或「固化」, 此外,熱塑塑膠材料不需要冷藏並且具有無限的儲存期限,可以進一步簡化和精簡整體製造製程。

熱塑性複合材料通常使用玻璃纖維、碳纖維或聚芳醯胺纖維作為熱塑性聚合物基體的強化材料:

  • 玻璃纖維 - 用於各種結構和機械零件;可改良多種機械性能,包括強度和剛度;非導電;提供空間尺寸穩定性
  • 碳纖維 - 最佳強度和剛度性能;比玻璃低密度;膨脹係數低;更佳的抗潛變性和耐磨損性
  • 聚芳醯胺纖維 - 低摩擦係數和熱膨脹係數;良好的韌性;優越的耐磨損性

這些強化還可以根據其實體型態提供各種優點。例如,碳纖維可以製成連續和不連續的股,甚至是薄片,每一種在最終產品中可產生不同的特性並使之得以使用不同的製造製程。此種設計的多樣性使得熱塑性複合材料可研發適用多種使用條件。

熱塑性複合材料已成為航太/國防和汽車工業和消費品和電子產品中金屬組件、壓鑄件和傳統熱固性複合材料的可行替代品。例如,不斷上漲的燃料成本迫使航空業在製造輕量金屬替代零組件中增加熱塑性複合材料的使用,而這些替代材料先前在傳統熱固性材料中並不具備成本效益。

高性能熱塑性複合材料的功能和優點:

  • 與金屬相較減輕重量、疲勞效能,和耐腐蝕性 
  • 廢料更少的低成本製造
  • X光透視性(放射線可透性)
  • 與金屬相較改良的阻尼與熱凝固
  • 可回收/可重整
  • 優越的靭度
  • 低水分吸收,提供極好的熱-濕特性
  • 優越的抗化學性
  • 優越的防火性能
  • 高服務溫度能力