這些材料可確保大幅減輕車輛重量，從而延長(zhǎng)電池壽命。不僅如此，這些材料還可回收，因此符合循環(huán)經(jīng)濟(jì)。而目前的鋰離子電池模塊由不銹鋼和鋁制成，外形大且重，占車輛重量的20%到30%。

AIMPLAS可持續(xù)發(fā)展和未來交通集團(tuán)負(fù)責(zé)人BegoñaGalindo表示：“一般來說，金屬部件占汽車重量的73%。因此熱固性復(fù)合材料是電池外殼的輕質(zhì)替代品。但其可回收性和生產(chǎn)率不高，而熱塑性復(fù)合材料具有較高可回收性和生產(chǎn)率，可以作為熱固性復(fù)合材料的替代物。”

熱塑性復(fù)合材料逐漸成為汽車減重主要材料。此外，該材料還在機(jī)械阻力方面具有優(yōu)勢(shì)，且可適應(yīng)不同制造工藝、具有較短制造周期、能與其他材料結(jié)合，并具有可焊接性、易回收性和對(duì)循環(huán)經(jīng)濟(jì)的適應(yīng)性。

熱塑性復(fù)合材料的興起

熱塑性樹脂和熱塑性復(fù)合材料已經(jīng)存在了一段時(shí)間，特別是對(duì)于短纖維應(yīng)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(fù)合材料引起了新的關(guān)注。

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

熱塑性復(fù)合材料在復(fù)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)。

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(jī)通常包含超過50％的復(fù)合零件。

熱塑性復(fù)合材料很容易成為運(yùn)輸市場(chǎng)據(jù)點(diǎn)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(duì)粘合劑的需求，并且可以包覆成型以生產(chǎn)具有卓越機(jī)械性能的先進(jìn)幾何形狀。

熱塑性樹脂的普遍優(yōu)勢(shì)在于，它們可以無休止地軟化和重整，而不會(huì)顯著降低物理性能。熱塑性產(chǎn)品一旦達(dá)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(fèi)。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(yīng)用中可以發(fā)現(xiàn)其他優(yōu)勢(shì)。

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?yàn)榇蠖鄶?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(jiān)固，輕巧的復(fù)合材料。盡管現(xiàn)在不是放棄久經(jīng)考驗(yàn)的熱固性復(fù)合材料的明智之舉，但還是要注意熱塑性復(fù)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。

熱塑復(fù)合材料應(yīng)用于汽車輕量化配件

復(fù)合材料在汽車上的應(yīng)用復(fù)合材料在汽車上主要可應(yīng)用于發(fā)動(dòng)機(jī)罩、翼子板、車頂、行李箱、門板、底盤等結(jié)構(gòu)件中。碳纖維最初主要應(yīng)于賽車當(dāng)中，隨著車用復(fù)合材料技術(shù)地不斷成熟發(fā)展，現(xiàn)在也被廣泛地應(yīng)用于超級(jí)跑車和高價(jià)值民用轎車上。在商用車應(yīng)用上，也逐漸從重型卡車中，廣泛地延伸到大巴車和輕型小卡。

1、主承載車身結(jié)構(gòu)件為了確保足夠的安全性能，在主承載車身結(jié)構(gòu)件上汽車廠商通常要選擇強(qiáng)度，剛性及耐沖擊性能均很高的材料用于制作主承力結(jié)構(gòu)件，這時(shí)環(huán)氧樹脂碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料就成為理想的材料選擇。環(huán)氧樹脂碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料具有可設(shè)計(jì)性，質(zhì)輕高強(qiáng)，與同體積的鋁合金構(gòu)件相比減重可達(dá)50%，耐沖擊，耐腐蝕，抗疲勞, 材料壽命長(zhǎng)，此類材料制作的主承載車身結(jié)構(gòu)件，不僅大大提高了汽車的安全性，而且降低了車重，減少了燃油消耗，提高了經(jīng)濟(jì)性，另外還改善了美觀性。

2、次承力結(jié)構(gòu)件次承力結(jié)構(gòu)件主要包括：車門，發(fā)罩，行李艙門，前后杠，翼子板，擾流板等部件，其結(jié)構(gòu)大都為層合實(shí)體結(jié)構(gòu)和復(fù)合材料三明治夾心結(jié)構(gòu)。三明治結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：蒙皮選用高強(qiáng)度高模量材料制作，承受較大的彎曲負(fù)荷；芯材選用一定剛度和強(qiáng)度的低密度材料，其抗剪切性能突出，可承受較大的沖擊載荷；膠結(jié)層將蒙皮和芯材連接在一起，承受剪切應(yīng)力；由于選用低密度芯材，重量會(huì)進(jìn)一步降低。

國(guó)內(nèi)熱塑性復(fù)合材料的巨大市場(chǎng)

隨著對(duì)材料的不斷探索，熱塑性復(fù)合材料市場(chǎng)需求增長(zhǎng)迅猛，美國(guó)復(fù)合材料制造者協(xié)會(huì)ACMA為此專門成立了一個(gè)復(fù)合材料增長(zhǎng)組，目的就是向終端用戶和熱固性復(fù)合材料制造商大力推廣和宣傳熱塑性復(fù)合材料，以此來讓熱塑性復(fù)合材料擁有更多的市場(chǎng)。在國(guó)外掀起熱塑復(fù)合材料的潮流之際，國(guó)內(nèi)市場(chǎng)高性能熱塑性復(fù)合材料的應(yīng)用卻還處于“波瀾不驚”的狀態(tài)，無論是制造商還是客戶，似乎都還沒有正式進(jìn)入狀態(tài)。

不過，隨著熱固性碳纖維復(fù)合材料的競(jìng)爭(zhēng)趨于白熾化，一些制造商意識(shí)到了熱塑復(fù)合材料的巨大市場(chǎng)，特別是其可回收特性符合當(dāng)今“保護(hù)環(huán)境，綠色發(fā)展的理念”。紛紛開始嘗試用熱塑性復(fù)合材料來制造，想通過熱塑性復(fù)合材料打破發(fā)展瓶頸。挪恩復(fù)材在熱固性碳纖維開發(fā)的基礎(chǔ)上率先進(jìn)入高性能熱塑性碳纖維開發(fā)的行列，高性能熱塑性碳纖維復(fù)材也由此引發(fā)了業(yè)界的關(guān)注。

高性能碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料采用的樹脂基體在耐熱性和機(jī)械強(qiáng)度方面都展示出普通熱固性樹脂難以比擬的性能優(yōu)勢(shì)。例如在航天、航空領(lǐng)域中使用的熱塑性碳纖維復(fù)合材料，其樹脂基體的Tg值須大于177，在機(jī)械強(qiáng)度方面，通常要求抗拉強(qiáng)度大于70MPa，抗張模量大2GPa，個(gè)別情況下要求能分別達(dá)到100 MPa和3GPa，另外，材料良好的韌性決定了更好的損傷容限和更輕的結(jié)構(gòu)，這對(duì)于飛機(jī)控制表面和機(jī)身之類的薄型結(jié)構(gòu)來說特別重要。在此情況下，只有高性能熱塑性碳纖維復(fù)材才能完成這樣的使命。

不僅在材料本身的性能方面有更大的優(yōu)勢(shì)，熱塑性碳纖維復(fù)材通過熔融實(shí)現(xiàn)重塑的特點(diǎn)，也使其與熱固性碳纖維復(fù)材產(chǎn)生了差異：首先，熱固性碳纖維復(fù)合材料需要用緊固件或者膠粘結(jié)的方式實(shí)現(xiàn)部件之間或者與其它金屬件的連接，熱塑性部件卻能直接焊接在一起，省去了緊固件的重量和成本，這為碳纖維實(shí)現(xiàn)輕量化增加了有力的砝碼；其次只要熔融就可以重塑使復(fù)合材料的循環(huán)利用成為可能，雖然還沒有批量回收再利用的案例，但是熱塑性復(fù)合材料的再生性具備一定的理論基礎(chǔ)。

例如，對(duì)熱塑性聚酰胺復(fù)合材料的再生粒料性能進(jìn)行了測(cè)量，把它們與新生等同物進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)它們?nèi)匀痪哂?5%的原始內(nèi)在性能，這為如何綠色環(huán)保地利用碳纖維復(fù)合材料提供了新思路；再者，這種固化方式能夠在相對(duì)更短的周期時(shí)間里生產(chǎn)出厚而復(fù)雜的制件，使熱塑性碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料比熱固性的生產(chǎn)效率提高了許多倍。

目前國(guó)內(nèi)熱塑性復(fù)合材料的發(fā)展有兩頭“攔路虎”，一是技術(shù)，二是成本。據(jù)挪恩復(fù)材研發(fā)人員介紹，熱固性樹脂在固化前可以比較容易地轉(zhuǎn)變?yōu)榈驼扯葼顟B(tài)，浸漬纖維不那么困難。而高端熱塑性復(fù)合材料不一樣，高性能熱塑性樹脂本身具更高的基體粘度，材料的流動(dòng)性不會(huì)像某些低粘度樹脂那樣好?？梢哉f，大多數(shù)的高性能塑性樹脂都是難溶難融甚至不溶不融的，這就給復(fù)合材料的樹脂浸漬和成型加工帶來了挑戰(zhàn)。而且，加工溫度越高，在生產(chǎn)過程中樹脂越容易熱氧化或降解。因此，熱塑性樹脂的高粘度成為其成型最大的困難，這對(duì)生產(chǎn)設(shè)備也提出了更高的要求。