碳纖維(wei)是(shi)最(zui)重要(yao)的(de)(de)(de)(de)無機高性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)纖維(wei)，這(zhe)點是(shi)由其(qi)(qi)材料(liao)本性(xing)(xing)(xing)、產(chan)業技(ji)術(shu)復雜性(xing)(xing)(xing)、應(ying)(ying)用領域(yu)重要(yao)性(xing)(xing)(xing)和市(shi)場(chang)(chang)規模性(xing)(xing)(xing)等因素決定的(de)(de)(de)(de)，其(qi)(qi)首個市(shi)場(chang)(chang)化應(ying)(ying)用是(shi)1972年市(shi)售的(de)(de)(de)(de)碳纖維(wei)增(zeng)強(qiang)樹脂釣魚竿。此(ci)后，碳纖維(wei)應(ying)(ying)用快速向以航(hang)空(kong)航(hang)天器主結構材料(liao)為代表的(de)(de)(de)(de)高端化發(fa)展。日本東麗2017年初針對(dui)航(hang)空(kong)航(hang)天市(shi)場(chang)(chang)推出號稱世界(jie)上性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)最(zui)好的(de)(de)(de)(de)新一(yi)代碳纖維(wei)預浸料(liao)，其(qi)(qi)拉伸強(qiang)度(du)和抗沖擊(ji)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)比上一(yi)代產(chan)品均提升(sheng)了(le)(le)30%。該產(chan)品解決了(le)(le)長久以來(lai)高模量和高韌性(xing)(xing)(xing)不可得兼的(de)(de)(de)(de)技(ji)術(shu)難(nan)題，可以耐(nai)受溫度(du)極值（極高溫和極低溫），碳纖維(wei)及其(qi)(qi)制品以其(qi)(qi)優異的(de)(de)(de)(de)性(xing)(xing)(xing)能(neng)(neng)深入應(ying)(ying)用到(dao)人(ren)類生活的(de)(de)(de)(de)各個領域(yu)。
什么是碳纖維預(yu)浸料(liao)
預浸(jin)料(liao)（Prepreg，PreimpregnatedMaterials），是把基體（Matrix）浸(jin)漬在強化纖維（Reinforced Fiber）中制成的(de)預浸(jin)片材產品，是復合材料(liao)的(de)中間材料(liao)。
碳纖維預浸(jin)料(liao)(liao)是由增強體(ti)，如碳纖維紗、樹脂基體(ti)、離型紙(zhi)等材(cai)料(liao)(liao)，經過涂膜、熱壓、冷卻(que)、覆膜、卷(juan)取等工藝加工而(er)成的復合材(cai)料(liao)(liao)，又(you)名碳纖維預浸(jin)布(bu)。
性能特點
強度高(gao)、密度小：碳纖維預浸料的(de)(de)強度可以達(da)到鋼(gang)(gang)材(cai)的(de)(de)6-12倍，密度只有鋼(gang)(gang)材(cai)四(si)分(fen)之一
可塑性好(hao)；可根據模具形狀做成任何(he)形狀，成型容易，便于加工
耐腐蝕；壽命(ming)長
; 碳纖維(wei)預浸料的種類(lei)有(you)：
單向碳纖維預(yu)浸(jin)料
編織碳纖維預浸料
單向碳纖(xian)維預(yu)浸料(liao)在(zai)纖(xian)維方(fang)向有(you)最大的(de)強(qiang)度，通常(chang)用于有(you)不(bu)同(tong)方(fang)向組合的(de)疊層(ceng)板，而編織(zhi)(zhi)碳纖(xian)維預(yu)浸料(liao)具有(you)不(bu)同(tong)的(de)編織(zhi)(zhi)方(fang)式(shi)，其強(qiang)度在(zai)兩(liang)個(ge)方(fang)向約相(xiang)等，可應(ying)用于不(bu)同(tong)的(de)結構(gou)物(wu)。
應用領域
碳(tan)纖維(wei)最(zui)主要的(de)應(ying)(ying)用(yong)(yong)形式是作為樹脂(zhi)材(cai)(cai)料的(de)增強(qiang)體(ti)，所形成的(de)碳(tan)纖維(wei)增強(qiang)樹脂(zhi)（CFRP）具有(you)優(you)異的(de)綜合(he)性(xing)能；用(yong)(yong)途非常廣，碳(tan)纖維(wei)重(zhong)量(liang)輕,很好的(de)耐燒蝕(shi)材(cai)(cai)料，可(ke)應(ying)(ying)用(yong)(yong)于高溫高熱領域。對X射線有(you)很強(qiang)的(de)透過率，可(ke)用(yong)(yong)于醫療器械。耐腐蝕(shi)性(xing)，耐氧化，可(ke)應(ying)(ying)用(yong)(yong)于
航空航天(tian)，例如：飛(fei)機機身，飛(fei)行器，飛(fei)機上的座椅。
軍事領域，例如：雷達罩，指揮(hui)車艙，防(fang)彈(dan)衣
; 水陸交(jiao)通，例如：汽車外(wai)殼(ke)，火車外(wai)殼(ke)
新(xin)能(neng)源，例如:風力(li)發電(dian)機的葉片(pian),海(hai)(hai)上(shang)采(cai)油平(ping)臺,海(hai)(hai)洋鉆孔平(ping)臺等
; 建筑工程，例如:橋梁結構(gou)加固,碳纖(xian)維管(guan)構(gou)架等
體(ti)育領(ling)域，例(li)如:健身器材,球桿
醫療領域,例如:ct板,牽引(yin)床,運動員假體(ti)等
日(ri)常生活領域(yu),例如:地板,自行(xing)車架,魚(yu)竿,行(xing)禮箱等(deng)
時尚娛樂領域例(li)如(ru)：手機殼(ke)，ipad保護套，其(qi)他，浴缸(gang)，座(zuo)椅等(deng)
碳纖維預浸料生產(chan)工藝流程
由(you)纖(xian)(xian)(xian)(xian)維束拼成所(suo)需的(de)含量及寬度(du)，然后(hou)(hou)經(jing)纖(xian)(xian)(xian)(xian)維架將(jiang)纖(xian)(xian)(xian)(xian)維均勻的(de)分開，同時樹脂(zhi)加熱后(hou)(hou)涂布(bu)在上下(xia)離(li)型紙(zhi)上。將(jiang)纖(xian)(xian)(xian)(xian)維及涂布(bu)樹脂(zhi)的(de)上下(xia)離(li)型紙(zhi)同時導(dao)入滾輪中，纖(xian)(xian)(xian)(xian)維位于上下(xia)離(li)型紙(zhi)之(zhi)間，借由(you)滾輪的(de)壓力將(jiang)樹脂(zhi)均勻的(de)散布(bu)于纖(xian)(xian)(xian)(xian)維之(zhi)間。纖(xian)(xian)(xian)(xian)維含浸樹脂(zhi)后(hou)(hou)經(jing)過冷卻(que)或(huo)烘(hong)干(gan)，經(jing)捲取器捲取成捲軸狀。
碳纖(xian)維預浸料主要有兩種(zhong)方式：一(yi)種(zhong)為(wei)(wei)直接將樹(shu)脂加熱(re)，以降(jiang)低(di)其黏(nian)度，便于(yu)均勻散布于(yu)纖(xian)維之間(jian)，稱為(wei)(wei)熱(re)溶法(fa)。另一(yi)種(zhong)為(wei)(wei)將樹(shu)脂溶于(yu)溶劑中來降(jiang)低(di)黏(nian)度，待樹(shu)脂含浸纖(xian)維后(hou)再加熱(re)使溶劑揮發，稱為(wei)(wei)溶液浸漬法(fa)。
熱熔膠法(fa)的制程(cheng)，樹(shu)脂含(han)量控制容(rong)易，可省略(lve)烘(hong)干的步驟，且無殘存的溶劑，但(dan)樹(shu)脂黏度(du)較高，含(han)浸(jin)纖維編織物時易造(zao)成纖維變形。溶劑法(fa)投資成本(ben)低(di)，制程(cheng)簡便，但(dan)是溶劑的使用易殘存于(yu)預浸(jin)布(bu)中，影響(xiang)最(zui)終復(fu)合材(cai)料的強(qiang)度(du)，而且造(zao)成環境污(wu)染的問題。
目前(qian)碳纖維預浸(jin)料(liao)主要使(shi)用熱固性材(cai)料(liao)：環氧樹(shu)脂(zhi)(zhi)，由于預浸(jin)料(liao)的樹(shu)脂(zhi)(zhi)固化狀(zhuang)態為B-stage，因而捲取(qu)的預浸(jin)料(liao)需于低(di)溫(wen)(wen)環境(jing)保存(cun)，碳纖維預浸(jin)料(liao)在室溫(wen)(wen)所能(neng)儲存(cun)的時間稱為儲存(cun)周期(qi)，如無低(di)溫(wen)(wen)儲存(cun)條件(jian)，預浸(jin)料(liao)的制作量必須(xu)以在儲存(cun)周期(qi)內能(neng)夠使(shi)用完畢為原則(ze)。
碳纖(xian)維預浸料市場(chang)前景
碳纖(xian)(xian)維(wei)產(chan)業不(bu)僅包括聚合(he)、原絲及碳纖(xian)(xian)維(wei)的生產(chan)過程，而且包括下游碳纖(xian)(xian)維(wei)預浸料的生產(chan)及復合(he)材料的生產(chan)與應(ying)用。
據(ju)復(fu)合材料雜志ReinforcedPlastics援(yuan)引的(de)(de)報(bao)告(gao)稱(cheng)，到(dao)2019年，全(quan)球碳纖維預(yu)浸料市場將達40億美(mei)元，保持快(kuai)速(su)增長(chang)，復(fu)合增長(chang)率超(chao)過11%。由(you)于生產成本的(de)(de)飛(fei)升(sheng)(sheng)和總需求的(de)(de)增長(chang)，碳纖維預(yu)浸料的(de)(de)價格將以更快(kuai)的(de)(de)速(su)度(du)上漲。全(quan)球的(de)(de)預(yu)浸料供應(ying)商數量不斷上升(sheng)(sheng)，整體的(de)(de)市場充(chong)滿著創新的(de)(de)活(huo)力，產品性能有了更高的(de)(de)表(biao)現。
碳纖(xian)維預浸(jin)料主(zhu)要企業
全世界最著名的碳纖維(wei)預浸(jin)料(liao)(liao)公司是Toray（東(dong)麗(li)）、 Hexcel（赫氏）、Cytec（氰特）、Gurit（固瑞特）和TenCate。占有預浸(jin)料(liao)(liao)市場的大(da)部分份(fen)額。
國內企(qi)業有(you)中(zhong)復(fu)神鷹碳(tan)纖維(wei)有(you)限(xian)(xian)責任公(gong)司(si)(si)、江(jiang)蘇恒神股(gu)份(fen)有(you)限(xian)(xian)公(gong)司(si)(si)、沈陽中(zhong)恒新材(cai)(cai)料有(you)限(xian)(xian)公(gong)司(si)(si)、威海光威復(fu)合(he)材(cai)(cai)料有(you)限(xian)(xian)公(gong)司(si)(si) 、四(si)川新萬興(xing)復(fu)合(he)材(cai)(cai)料有(you)限(xian)(xian)公(gong)司(si)(si) 、嘉(jia)興(xing)中(zhong)寶(bao)碳(tan)纖維(wei)有(you)限(xian)(xian)公(gong)司(si)(si)、江(jiang)蘇澳盛復(fu)合(he)材(cai)(cai)料科技有(you)限(xian)(xian)公(gong)司(si)(si)等公(gong)司(si)(si)，雖同國外企(qi)業還存在(zai)很大差距，但(dan)已經在(zai)各領域取得了一(yi)定(ding)的成果，有(you)效減少了對進口產品(pin)的依賴。
碳纖預浸料產品在近(jin)幾年呈現出新的(de)發展趨勢
1、 大(da)絲(si)束碳纖維預(yu)浸(jin)料(liao)在(zai)工業領域(yu)的(de)(de)優勢凸顯。單向碳纖維預(yu)浸(jin)料(liao)面密(mi)度高達600 g/m2，這類厚重的(de)(de)預(yu)浸(jin)料(liao)大(da)大(da)提升了(le)預(yu)浸(jin)和后續鋪(pu)放工藝的(de)(de)效(xiao)率(lv)。在(zai)風電葉片(pian)與汽車領域(yu)有廣泛的(de)(de)應用(yong)。
2、 非(fei)熱(re)壓(ya)罐工(gong)(gong)藝（OOA，Out of Autoclave）的(de)(de)(de)預浸(jin)料(liao)大力(li)發展。此成(cheng)(cheng)型(xing)(xing)工(gong)(gong)藝大大降(jiang)低(di)了預浸(jin)料(liao)后(hou)續固化(hua)成(cheng)(cheng)型(xing)(xing)的(de)(de)(de)時間與(yu)成(cheng)(cheng)本(ben)，這些新型(xing)(xing)的(de)(de)(de)預浸(jin)料(liao)可以采用較低(di)成(cheng)(cheng)本(ben)的(de)(de)(de)真空(kong)袋壓(ya)法、先進拉擠法和(he)熱(re)模壓(ya)法。產品如Hexcel的(de)(de)(de)HexPly?M 56，Tencate的(de)(de)(de)TC 250，Cytec的(de)(de)(de)Cycom 532，ACG的(de)(de)(de)MTM 44-1。
3、 不(bu)同預(yu)(yu)浸(jin)料(liao)產(chan)品(pin)形態出現(xian)。短切(qie)預(yu)(yu)浸(jin)料(liao)，可以(yi)采用經濟型的模壓工藝(yi)，產(chan)品(pin)如Hexcel的He xmc，De n c a t e的MS系列產(chan)品(pin)；半預(yu)(yu)浸(jin)料(liao)，在預(yu)(yu)浸(jin)工藝(yi)時不(bu)需要完(wan)全(quan)―濕(shi)透‖纖維，在后續工藝(yi)中(zhong)完(wan)成完(wan)全(quan)浸(jin)潤，產(chan)品(pin)如He x c e l的Hexfit。（轉自(zi)嚴說一點）
4、 針對(dui)不(bu)同應用(yong)(yong)的專用(yong)(yong)預浸料。如汽車領域，對(dui)零件短時間成型要(yao)求高，為滿足后續快速成型工藝，必須開發＜5 min的快速固化預浸料，產品如Hexcel的Hexply M77，可以(yi)在150 ℃下2min固化；為了滿足風電(dian)葉片支撐梁–厚(hou)層合
5、 板的(de)生產(chan)，Gurit開發(fa)了(le)SparPregTM，無需(xu)壓(ya)實和(he)借助其(qi)他排(pai)氣織物，就可以獲得(de)低孔隙率(lv)的(de)層合(he)板；在復合(he)材(cai)料模具領域，各家也開發(fa)了(le)相應的(de)預浸產(chan)品(pin)，如Hexcel的(de)Hextool，ACG的(de)DFormTM專業產(chan)品(pin)。
6、 結構與(yu)功能結合(he)的預浸(jin)(jin)料。在樹脂(zhi)中混入(ru)納米(mi)碳管或短切碳纖維，再浸(jin)(jin)潤碳纖維絲束或織物(wu)，形成具有吸波功能的預浸(jin)(jin)料。
7、 與(yu)其他材料(liao)(liao)共(gong)固(gu)化(hua)(hua)(hua)的預(yu)(yu)浸(jin)(jin)料(liao)(liao)。預(yu)(yu)浸(jin)(jin)料(liao)(liao)可以與(yu)灌(guan)注的樹脂共(gong)同固(gu)化(hua)(hua)(hua)，可以與(yu)SMC共(gong)同模(mo)壓固(gu)化(hua)(hua)(hua)，也可以用單向預(yu)(yu)浸(jin)(jin)料(liao)(liao)﹢織物預(yu)(yu)浸(jin)(jin)料(liao)(liao)﹢SMC共(gong)同模(mo)壓固(gu)化(hua)(hua)(hua)。
上面所(suo)(suo)述都(dou)是(shi)說的(de)熱(re)固性碳纖(xian)維預(yu)浸料，其實近年(nian)來國外熱(re)塑性預(yu)浸料發(fa)展迅猛比(bi)如：德國Cetex研究(jiu)所(suo)(suo)是(shi)從事(shi)紡織品半成品、功能件和高性能結構之制造技術和設備研發(fa)的(de)研究(jiu)所(suo)(suo)，它附屬于(yu)德國克姆尼茨(ci)理工大學。該研究(jiu)所(suo)(suo)的(de)Ce-Preg?熱(re)塑性預(yu)浸料是(shi)用連(lian)續纖(xian)維與熱(re)塑性薄膜(mo)復合(he)形(xing)成的(de)的(de)纖(xian)維復合(he)材料半成品。
熱塑(su)性(xing)(xing)(xing)預(yu)浸(jin)料與熱固性(xing)(xing)(xing)預(yu)浸(jin)料相比，熱塑(su)性(xing)(xing)(xing)預(yu)浸(jin)料無需冷(leng)庫倉存與運輸(shu)，后(hou)續(xu)成型工(gong)藝高效(xiao)且方(fang)便(bian)，材(cai)料的韌性(xing)(xing)(xing)大，抗沖擊性(xing)(xing)(xing)能(neng)好，尤其(qi)可(ke)再生利用(yong)，符合(he)節能(neng)減(jian)排(pai)綠(lv)色(se)環保趨勢。
但熱塑性預浸(jin)料存(cun)在的最大問(wen)題(ti)主要有4 個：
一是熱塑性樹脂的高粘度導致與纖維的浸潤非常困難；
二是還沒有合適的低成本(ben)、高效率和能保(bao)證質量的預浸料制備方法與裝備；
三是高性能熱塑性樹脂(zhi)成(cheng)型溫度在350 ℃以上，預浸料及其復(fu)合材料制品成(cheng)型工藝難度很大；
四是高(gao)性能熱塑性樹脂與通用熱固性樹脂相比較價格(ge)太昂(ang)貴。
目(mu)前國際(ji)上主要(yao)通過粉末(mo)噴涂、纖(xian)維混紡(fang)、薄膜(mo)輥壓等工藝，獲取了不同樹脂質(zhi)量分數精(jing)度的熱塑性預浸料，分別滿足(zu)各類成型應用的需(xu)要(yao)。