热塑性树脂
连续纤维增强高性能热塑性复合材料
连续纤维增强高性能热塑性复合材料以轻质高强、良好的抗冲击性能、成型周期短、可二次成型、废料可回收再利用等独特优点，逐渐受到复合材料工业界的关注。
2019年6月20日，帝人有限公司（Teijin Limited）宣布，采用了帝人Tenax TPCL碳纤维热塑性增强层压板的空客新一代超宽体中型客机A350 XWB 飞机已于6月11日交付日本航空公司（Japan Airlines），并于6月14日抵达东京羽田机场。
空客A350
这是连续纤维增强高性能热塑性树脂基复合材料的又一应用成果。由于热固性复合材料在航空航天及其他高技术制造领域存在耐热性差、耐环境性差、抗冲击和抗损伤性能低、制造成本高等不足之处，在一定程度上限制了其应用范围。
因此，提高复合材料的综合性能（韧性、功能性等）和降低制造成本成为树脂基复合材料的主要 研 究目标，纤维增强热塑性复合材料也就成为材料科学家的研究重点，其增长速度逐渐赶超纤维增强热固性复合材料。
连续纤维增强高性能热塑性复合材料
在过去的半个世纪里，航空航天及其他高技术制造领域应用的先进结构材料一直被连续纤维增强热固性复合材料所占据。
同样作为先进结构材料，连续纤维增强热塑性复合材料的出现是材料发展和成型工艺进步的必然结果。
连续纤维增强高性能热塑性复合材料焊接
连续纤维增强热塑性复合材料作为主承力或次承力结构件具有轻质高强、可设计性、抗疲劳性以及结构功能一体化的特性也开始探索应用于航空航天以及海洋等领域。
随着增强纤维长度的增加，纤维增强热塑性复合材料一般可分为短纤维增强热塑性复合材料、长纤维增强热塑性复合材料以及连续纤维增强热塑性复合材料。
纤维增强热塑性复合材料构成
连续纤维增强热塑性复合材料的主要性能优势除了取决于连续的纤维增强体，还取决于热塑性树脂基体，高性能热塑性树脂基体拥有远优于传统通用热塑性树脂基体的综合特性。
通用热塑性树脂
聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚苯乙烯（PS）、聚 氯 乙 烯（PVC）、酚醛塑料（PF）、氨基塑料（AP）、聚酰胺（PA）、聚甲醛（POM）、聚碳酸酯 （PC）、聚苯醚 （PPO）、饱和聚酯 （PET/PBT）、丙烯酸类塑料（PMMA）等
高性能热塑性树脂
氟塑料、聚砜（PSF）、聚醚酰亚胺（PEI）、聚苯硫醚（PPS）、聚醚醚酮（PEEK）、聚酰亚胺（PI）、液晶塑料（LCP）等
高性能热塑性复合材料往往在保持优异的工程特性的同时还具有更为出色的功能特性如抗疲劳、耐腐蚀、自润滑等，因此受到了高端制造领域的青睐。
热塑性树脂基体介绍
在航空航天以及海洋领域的主承力或者次承力结构中，连续纤维增强高性能热塑性复合材料最常用的4种高性能热塑性树脂基体是聚醚醚酮（PEEK）、聚苯硫醚（PPS）、聚醚酰亚胺（PEI）和聚醚酮酮（PEKK）。
其中综合性能最为优异的是PEEK树脂，属于结晶性高分子，它具有优异的抗冲击、抗损伤性能（热塑性树脂中最高的）、优异的抗疲劳及耐蠕变特性（热塑性树脂中最高的）、高耐热性（纤维增强后热变形温度可达300℃）、耐环境特性（可在200~260℃蒸汽中使用）、耐腐蚀（除了浓硝酸和浓硫酸外无溶剂能腐蚀它）、耐辐照、阻燃、电绝缘性好等特点。
PEEK 3D打印
此外，通过设计分子结构可赋予聚芳醚酮类材料不同的性能，如杂萘联苯聚芳醚酮作为无定型聚合物，具有耐高温、可溶解的特点。
４种高性能热塑性树脂性能对比
（ａ）热性能（ｂ）缺口冲击性能
与主结构或者次结构环氧或双马热固性复合材料相比，高 性能热塑性复合材料同样具有较大的优势。连续碳纤维增强PEEK热塑性（CF/PEEK）复合材料具有优异的抗冲击和抗损伤性能。
因此，CF/PEEK热塑性复合材料成为连续纤维增强高性能热塑性复合材料皇冠上的明珠。当然，由于PEEK树脂 具有极高的成型温度（380~400℃），高熔体黏度（η＞300Pa.s），而碳纤维单丝直径较小，要实现良好的浸渍将是对装备设计和制备工艺的综合考验。
高性能热塑性复合材料与热固性复合材料性能对比
（IM代表中模量碳纤维，SM代表标准模量碳纤维）
（ａ）开孔压缩强度和冲击后压缩强度对比；
（ｂ）冲击后分层面积分析
连续纤维增强高性能热塑性复合材料应用
国外连续纤维增强热塑性复合材料发展于20世纪70年代。近年来，伴随着高性能热塑性树脂基础研究的深入、工艺装备的进步以及纤维与树脂浸渍技术的突破，连续纤维增强高性能热塑性预浸料及复合材料得以成功研制。
国外热塑性预浸料及复合材料的主要供应商有荷兰Tencate公司 （现被日本Toray 收购）、英国Victrex公司、美国Cytec公司（现被比利时Solvay收购）以及美国Barrday公司等。其中当属荷兰Tencate公司拥有最为完善的各种连续纤维增强热塑性预浸料体系，同时取得连续纤维增强热塑性复合材料适航认证且能为波音和空客公司供货。
荷兰Tencate公司分别在2012年与波音和2013年与空客公司展开深入合作，进一步拓展连续纤维增强热塑性复合材料在高端制造领域的应用。此外还有德国Lanxess公司、英国Imhotep公司、美国PMC公司、美国Polystrand公司等企业均参与连续纤维增强热塑性复合材料的竞争。
Lanxess
另据报道，日本Teijin公司从2011年9月开始批量供应碳纤维增强的热塑性预浸料，树脂基体包括PEEK，PEI和PC 等，并初次确定了连续纤维增强热塑性复合材料在1min内成型的新技术，其应用目标包括汽车、航天航空和一般工业领域。
现代航空领域飞行器飞行速度快且巡航时间长，使得机翼前缘、水平和垂直尾翼、起落架舱门等部位将产生较大且持久的气动载荷。
此外，在飞行器服役过程中的冲击载荷、高低温环境、湿热环境等均对复合材料的使用提出了较高的要求。
连续纤维增强高性能热塑性复合材料（CF/PEEK，CF/PPS等）相比于传统热固性复合材料，具有更明显的性能优势，满足航空领域应用的多种需求。
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部分来源：论文《连续纤维增强高性能热塑性树脂基复合材料的制备与应用》 肇研 刘寒松
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