日前，日本的金澤工業(yè)大學(xué)與從事工業(yè)廢棄物處理和回收的三榮興業(yè)公司合作，開(kāi)發(fā)出了比以往的碳纖維復(fù)合材料強(qiáng)度更高，而且抗靜電性能優(yōu)異的新型熱塑性碳纖維復(fù)合材料(CFRTP)。研究團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了一種”增容劑“，不僅抑制了傳統(tǒng)相容劑導(dǎo)致碳纖維復(fù)合材料導(dǎo)電性的降低的問(wèn)題，而且即使碳纖維的纖維長(zhǎng)度短，在保持剛性的同時(shí)，也能夠提高注射成形和擠出成形等成形性。
此次開(kāi)發(fā)的熱塑性碳纖維復(fù)合材料有望應(yīng)用于要求具備高比強(qiáng)度和高比彈性模量等機(jī)械特性的汽車(chē)及飛機(jī)相關(guān)構(gòu)件和建材等，此外，在需要具備高水平抗靜電性能的半導(dǎo)體等精密部件的成型領(lǐng)域，其利用價(jià)值也非常高，預(yù)計(jì)今后存在很大需求。
碳纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料是以熱塑性樹(shù)脂為基體，以碳纖維為增強(qiáng)體的復(fù)合材料?；旌咸祭w維和樹(shù)脂就能形成輕量堅(jiān)固的材料，近年來(lái)，這種碳纖維復(fù)合材料在要求節(jié)能的飛機(jī)和汽車(chē)領(lǐng)域的用途不斷擴(kuò)大。但碳纖維與樹(shù)脂的相容性通常比較差，因此很多時(shí)候無(wú)法充分混合，強(qiáng)度方面存在課題。另外，樹(shù)脂具備電絕緣性，而半導(dǎo)體和電子部件等精密部件領(lǐng)域尤其需要不帶靜電等的導(dǎo)電性?xún)?yōu)異的復(fù)合材料。
作為促進(jìn)碳纖維與樹(shù)脂混合的“增容劑”，以前一直使用馬來(lái)酸酐接枝聚丙烯（MAPP），但采用MAPP的復(fù)合材料由于碳纖維與樹(shù)脂之間是通過(guò)點(diǎn)來(lái)粘合，而不是面，因此存在界面粘合性能不足（粘合力弱）、無(wú)法充分獲得導(dǎo)電性能的問(wèn)題。另外，要想提高復(fù)合材料的界面粘合性，必須大量添加MAPP，這樣就帶來(lái)復(fù)合材料的導(dǎo)電性會(huì)降低的問(wèn)題。
金澤工業(yè)大學(xué)與三榮興業(yè)的研究團(tuán)隊(duì)共同開(kāi)發(fā)的iPP-PAA（等規(guī)聚丙烯聚丙烯酸共聚體）使用的增容劑是使碳纖維與樹(shù)脂通過(guò)面結(jié)合，少量使用就能提高界面粘合性，因此能實(shí)現(xiàn)不僅機(jī)械特性?xún)?yōu)異（高比強(qiáng)度、高比彈性模量）、導(dǎo)電性（抗靜電）也非常出色的復(fù)合材料。
此外，IPP-PAA具有與基材PP相同的結(jié)晶度，并且熔點(diǎn)比MAPP高20°C。可以控制兩端的反應(yīng)性極性聚合物的分子量和官能團(tuán)。
利用本次的發(fā)明，即使是碳纖維長(zhǎng)度為0.1——50mm的短纖維也能確保剛性，因此還可以提高熱塑性碳纖維復(fù)合材料的注射成型和擠壓成型等成型性，有望在廣泛的領(lǐng)域擴(kuò)大用途。
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