1月20日,東麗宣布開發出了耐沖擊性更強的射出成型用碳纖維增強熱塑性樹脂基復合材料(CFRTP)。東麗對該材料在汽車輕量化領域的應用前景尤為看好,目標是兩年內投入實用。
碳纖維增強熱塑性樹脂基復合材料開發成功
新材料在添加碳纖維(CF)之外還混合了有機纖維(異種纖維),保持了原有的強度及剛性。其母材為聚丙烯(PP),成型品的耐沖擊性達到該公司以往產品的 2倍以上。
開發品在添加CF的同時又混合了比CF柔軟的有機纖維。該有機纖維與CF相比,在成型后纖維仍會以較長的狀態保留下來,因此具有碰撞時抑制裂紋發展、提高耐沖擊性的效果。對于以PP為母材、按重量比例摻入10%CF及4%有機纖維的開發品,異種纖維的平均長度在2.5mm左右,達到CF平均長度 (1mm左右)的2倍以上。另外,采用聚碳酸酯(PC)或聚苯硫醚(PPS)作為母材,配合有機纖維時,耐沖擊性也可達到原來的1.5倍以上。
東麗一直在提供以PP、PC、PPS等熱可塑性樹脂為母材的射出成型用長纖維顆粒“TLP”(Toray Long carbon fiber reinforced Pellet)。一般來說,樹脂中的CF越長,CFRTP的耐沖擊性就越高,而TLP的CF長度雖然在顆粒狀態下與顆粒長度同為7mm左右,但在混揉成型過程中會隨著折損而變短,因此在耐沖擊性的提高方面存在極限。而要想提高耐沖擊性,廣為人知的一種方法是添加彈性體,但這種方法存在低溫下韌性下降,不能保持耐沖擊性,以及持續加載負荷時容易變形(蠕變)的問題。
開發品由于不添加彈性體,因此低溫下也可保持耐沖擊性,并且蠕變特性也很出色。東麗此次并未公開使用的有機纖維的種類及規格(粗細及截面形狀等),但據介紹,要根據母材樹脂以及要求的耐沖擊性,區分使用不同種類及規格的有機纖維。
今后,該公司將以實用化為目標確立量產化技術,作為TLP的新產品推出。另外,該公司將在“日本第15屆納米技術綜合展暨技術會議”(2016年1月27~29日于東京有明國際會展中心舉行)上展出此次的開發品。