3.熱塑性復合材料的發展重點

自20世紀60年代以來，歐、美、日等發達國家十分重視連續纖維增強熱塑性復合材料研究并取得許多突破性進展。PPS熱塑性復合材料飛機蒙皮、整流罩、升降舵、平尾等部已在波音、空客、福特等公司成功應用。近幾年全球著名的復合材料研發廠商更是在PEEK熱塑性復合材料領域不斷布局，蓄勢待發。2018 年3月，為提升熱塑性復合材料的研發能力，為下一代商用飛機的發展做準備，全球最大的碳纖維制造商東麗工業株式會社以9.3 億歐元的價格收購了TenCate 先進復合材料業務。美國Hexcel 和阿科瑪公司宣布建立戰略聯盟，以Hexcel 在碳纖維方面的技術優勢和阿科瑪在PEKK樹脂方面的優勢相結合，開發用于航空 航天的PEKK熱塑性復合材料。稍后德國的Premium Aerotec GmbH 推出了空客A320 熱塑性復合材料后壓艙壁。2019 年1 月日本帝人宣布，公司研發的TENAX 碳纖維和碳纖維/PEEK熱塑性單向預浸膠帶 （TENAX TPUD）已獲得波音的認證，可用于飛機主要結構部件。

隨著商用飛機的發展浪潮，航空航天業和其他行業開始尋找新的想法來減輕制造的重量和成本。熱塑性復合材料的性能是傳統注塑件的 10 倍，從而為這個問題提供了解決方案。復合材料生產和加工的最新進展使熱塑性塑料成為更廣泛的航空航天應用中的可行選擇。

熱塑性復合材料具有突出的特性（比鋼輕 50%，比鋁輕 30%），這使得它們在航海和運輸行業中作為金屬的替代品越來越有價值。由于這些材料具有高容量加工能力、可回收性、優異的損傷容限和斷裂韌性以及生產復雜形狀的能力等優點，近年來人們越來越關注熱塑性復合材料的發展。這些熱塑性復合材料在汽車、地鐵等都有應用。其中，長纖維熱塑性復合材料 (LFT) 在整個運輸部門中越來越多的得到應用。

汽車行業長期以來一直在與高油價作斗爭，汽車原始設備制造商和供應商通常通過使用熱塑性復合材料來減少車輛質量來，引領運輸行業發展。由于日益嚴格的排放法規，汽車制造商的目標是減輕車輛的重量，因為它有助于節省大量的二氧化碳排放量。據估計，每減輕 10 公斤重量，每公里可減少 1 克二氧化碳排放。

企業平均燃油經濟性 (CAFE) 標準迫使汽車行業的制造商開發采用高性能輕質材料的車輛設計。汽車的重量直接影響駕駛動態、油耗和靈活性。車輛重量減少 10% 可以節省大約 5-7% 的燃料。從 2020 年起，歐盟將要求每個歐洲汽車制造商從目前每公里 130 克二氧化碳的排放水平達到每公里 95 克二氧化碳的排放水平。通過減輕車輛重量，最大限度地減少碳排放和提高燃油經濟性的需求，使熱塑性復合材料成為制造汽車的輕質材料。

連續纖維增強熱塑性復合材料 (CFRTP) 是設計工程師可用于滿足輕量化需求的眾多材料之一。結合金屬，CFRTP 復合材料將成為設計未來汽車時多材料方法的一部分，以正確的方式組裝，設計時考慮到可回收性和可持續性。此外，汽車行業標準將用于調整表征 CFRTP 復合材料性能的方法。

汽車行業正在經歷一場重大變革。隨著公司探索滿足未來需求的各種選擇，合作已被證明是一種有效的方式，可以在利用風險的同時發現新的增長可能性。新發展的首選方法是與整個價值鏈中的戰略參與者合作。

例如，DuPont Transportation（杜邦公司）和Advanced Polymers選擇合作推進并積極參與聯盟，包括 IACMI（先進復合材料制造創新研究所）和 AZL（亞琛綜合輕量化生產中心），在聯盟中解決標準化問題，以及協作推進開發可大批量應用的、具有成本效益的 CFRTP 復合材料生產方法。

2019 年，SABIC 在 JEC World 2019 上宣布了一項新的尖端技術，可使用其 UDMAX 膠帶（一種單向、纖維增強的熱塑性復合材料）生產輕質、經濟且可回收的汽車面板。這項創新技術旨在取代由金屬和熱固性材料制成的用于汽車內外飾應用的傳統面板，很快將在為全球汽車市場大規模生產的輕型商用車 (LCV) 的隔板中實現商業化。

在面板應用的案例中，在部件內用 UDMAX 帶層壓代替傳統的金屬部件，減少了 35% 的質量。更輕的重量還可以使大面板更容易處理，這有助于加速車輛組裝。

除了汽車，鐵路行業在熱塑性復合材料市場領域也越來越重要。由于鐵路行業引入了高度嚴格的安全和污染法規，熱塑性聚氨酯復合材料在過去十年中變得越來越重要，因為它們具有較高的機械性能，是傳統材料的絕佳替代品。2019 年 1 月，EconCore NV 和科思創結合各自的熱塑性復合材料技術，生產出性能卓越的堅固輕質蜂窩板。目標關鍵性能方面之一是符合公共交通應用（包括鐵路）的防火、煙霧、毒性 (FST) 要求。

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