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Mit der kontinuierlichen Erweiterung des Anwendungsmarktes zeigen Kohlenstofffaserverbundwerkstoffe auf der Basis duroplastischer Harze nach und nach ihre eigenen Grenzen, die die Anforderungen der High-End-Anwendungen in Bezug auf Verschleißfestigkeit und Hochtemperaturbeständigkeit nicht vollständig erfüllen können. In diesem Fall steigt der Status von Kohlefaserverbundwerkstoffen auf der Basis thermoplastischer Harze allmählich und wird zu einer neuen Kraft fortschrittlicher Verbundwerkstoffe. In den letzten Jahren hat sich die chinesische Kohlefasertechnologie rasant weiterentwickelt und auch die Anwendungstechnologie thermoplastischer Kohlefaserverbundwerkstoffe wurde weiter vorangetrieben.

Bei der Erforschung endlos kohlenstofffaserverstärkter thermoplastischer Prepregs werden drei Anwendungstrends thermoplastischer Kohlenstofffasern anschaulich dargestellt

1. Von kohlenstofffaserverstärktem Pulver bis hin zu kohlenstofffaserverstärktem Endlosmaterial
Thermoplastische Kohlenstofffaser-Verbundwerkstoffe können in Pulver-Kohlenstofffasern, geschnittene Kohlenstofffasern, unidirektionale Endlos-Kohlenstofffasern und Gewebe-Kohlenstofffaserverstärkungen unterteilt werden. Je länger die verstärkte Faser ist, desto mehr Energie wird durch die aufgebrachte Last bereitgestellt und desto höher ist die Gesamtfestigkeit des Verbundwerkstoffs. Daher weisen kontinuierlich kohlenstofffaserverstärkte thermoplastische Verbundwerkstoffe im Vergleich zu pulver- oder gehackten kohlenstofffaserverstärkten thermoplastischen Verbundwerkstoffen bessere Leistungsvorteile auf. Das in China am weitesten verbreitete Spritzgussverfahren ist pulver- oder gehackte Kohlefaserverstärkung. Die Leistung von Produkten unterliegt bestimmten Einschränkungen. Durch den Einsatz von Endloskohlefaserverstärkungen werden thermoplastische Kohlefaserverbundwerkstoffe einen größeren Anwendungsbereich eröffnen.

2. Die Entwicklung vom Low-End-Thermoplastharz zur Mittel- und High-End-Thermoplastharzmatrix
Die thermoplastische Harzmatrix weist während des Schmelzvorgangs eine hohe Viskosität auf, was es schwierig macht, Kohlenstofffasermaterialien vollständig zu infiltrieren, und der Grad der Infiltration hängt eng mit der Leistung des Prepregs zusammen. Um die Benetzbarkeit weiter zu verbessern, wurde die Verbundstoffmodifikationstechnologie übernommen und die ursprüngliche Faserverteilungsvorrichtung und Harzextrusionsausrüstung verbessert. Durch die Vergrößerung der Breite des Kohlefaserstrangs wurde die kontinuierlich extrudierte Harzmenge erhöht. Die Benetzbarkeit des thermoplastischen Harzes auf der Kohlenstofffaserdimension wurde offensichtlich verbessert und die Leistung des mit kontinuierlichen Kohlenstofffasern verstärkten thermoplastischen Prepregs wurde effektiv gewährleistet. Die Harzmatrix von thermoplastischen Verbundwerkstoffen aus Endloskohlenstofffasern wurde erfolgreich von PPS und PA auf PI und Peek erweitert.

3. Von der Laborhandarbeit zur stabilen Massenproduktion
Vom Erfolg kleiner Experimente im Labor bis zur stabilen Massenproduktion in der Werkstatt liegt der Schlüssel in der Gestaltung und Anpassung der Produktionsausrüstung. Ob das kontinuierlich kohlenstofffaserverstärkte thermoplastische Prepreg eine stabile Massenproduktion erreichen kann, hängt nicht nur von der durchschnittlichen Tagesleistung ab, sondern auch von der Qualität des Prepregs, d. h. ob der Harzgehalt im Prepreg kontrollierbar und der Anteil angemessen ist, ob ob die Kohlenstofffasern im Prepreg gleichmäßig verteilt und gründlich infiltriert sind und ob die Oberfläche des Prepregs glatt und die Größe korrekt ist.