混合模塑技術為聚合物結構部件提供支持

宇宙立方

Victrex公司研發的基于聚芳醚酮（PAEK）的技術將注塑材料的設計與加工效率以及不斷增強的熱塑性復合材料的高強度特性結合在一起。
使用金屬材料的設計需要應對較重的重量、過度浪費和制造效率等挑戰。并且隨著飛機制造商越來越關注通過減輕材料的重量以及縮短上市時間來提高燃料效率以及降低整體成本，使得使用金屬作為原材飽受詬病。因此基于聚芳醚酮（PAEK）的復合材料已經在應對這些挑戰中初顯成效。
( ^, J( c* G$ V, F8 r不斷增強的聚芳醚酮基復合材料能夠減輕最高70%的材料重量并具有較強的抗化學腐蝕性，同時具有高于金屬材料5倍的機械性能。
Victrex公司基于聚芳醚酮（PAEK）的復合材料和二次成型材料破裂后的表面。
6 M5 `) H8 Y! g+ [6 N" k此外，聚芳醚酮基復合材料的熱塑性也使得設計和制造有了很大的改善，與常規的金屬材料具有同等的熱量和抗沖擊性，并帶來了熱絕緣和阻隔振動/噪音等優勢。
& k4 |* B9 v; H0 x: L* y+ m& J: E聚芳醚酮基復合材料與熱固性材料
1 Y3 @' ]0 d6 N# f* n熱固性材料一直是行業的標桿，但是在復合材料的解決方案出現后，市場的發展趨勢產生了變化。以聚芳醚酮（PAEK）為基礎的解決方案應用在結構構件中能夠通過提供改善的耐化學腐蝕和耐沖擊性；耐用性；以及抵抗火焰、煙霧和毒性（FST）侵蝕的性能來解決使用熱固性材料所面臨的挑戰。并且同時也具有與熱固性材料類似的剛度、強度及熱膨脹性，熱塑性復合材料在制造的過程中無需使用高壓鍋，因而具有一個更快的加工周期。并且它也可以通過回收用于制造其他的組件。而熱塑性復合材料所面對的一個最大的挑戰是熱固性材料目前占有了市場的主導地位。隨著對結構構件的需求不斷上升，使用熱塑性聚芳醚酮（PAEK）為基礎的系統，從性能優勢的角度來看應該是一個可行的解決方案。
混合成型
在每一架商用飛機上都有著成千上萬個支架，能夠減輕重量并提供長期穩定強度的材料解決方案對那些正在尋求提高燃料效能和減少維護要求的制造商來說是非常具有吸引力的。組件的應用范圍可以從夾鉗到承擔高負載的結構支架。在負載的應用中，混合成型的加工方法相比目前的技術前進了一大步。
混合成型技術將優化、復雜的注塑特點與機械強度不斷增強的熱塑性復合材料結合在了一起。這種加強的組合也可以根據所需應用的材料屬性用于碳或玻璃纖維上。不同于常規的模壓金屬或復合材料，新的加工工藝可以使用預成型的復合形狀。然后再插入到一個模塑工具中進行注塑級的二次成型。
表1：標準的Victrex公司基于聚芳醚酮注模材料在高于或低于143℃的Tg溫度范圍下的性能變化。
從歷史上看，在聚芳醚酮復合材料上再進行聚芳醚酮塑模并不實用，因為怎樣使兩者緊密地連接在一起成為了一個挑戰。
而使用新的基于聚芳醚酮的聚合物，是否能夠成功地將聚芳醚酮復合材料與聚芳醚酮復合材料塑模并緊密地結合在一起，現在這個可能性是開放的。
Tri-Mack塑料制造公司，是一家航空航天用高溫熱塑性樹脂和復合材料模塑供應商，他們與Victrex公司在基于聚芳醚酮（PAEK）的混合模塑支架研發方面進行合作。由此產生了一個與不銹鋼和鈦材料相比能夠減少60%的重量，并能夠提供相同或更好機械性能諸如強度、剛度和耐用性的設計。在這個加工過程中，Tri-Mack塑料制造公司能夠在幾分鐘內就完成支架的制造，而使用相同的金屬或熱固性材料可能需要花費幾個小時進行加工。較短的加工時間，較少的能源需求以及減少浪費有助于降低整體部件的成本。
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與PEEK相比
隨著對材料的要求越來越高，一個常見的問題是：“Victrex公司制造的聚醚醚酮(PEEK)材料最高的使用溫度是多少？”通常，假設這個最高使用溫度是聚合物的玻璃化轉變溫度（Tg）。那么在無定形聚合物或熱固性材料的情況下，這將是一個上限。
在超過100°C攝氏度（212°F華氏） 的溫度中短纖維填充Victrex聚醚醚酮(PEEK)材料的機械性能也與航空航天級的鋁進行了對比在溫度為100°C攝氏度（212°F華氏）時鋁的性能開始顯著地下降，而Victrex 聚醚醚酮(PEEK)材料性能類似，特別是在聚合物的Tg溫度之上。
: ?* J) S9 h. b8 H0 U使用Victrex公司的基于聚芳醚酮的碳纖維復合材料制造的航空航天支架。
5 \* B: D! ?+ m總結
像Victrex公司這樣的材料解決方案供應商，了解制造商對改善燃料效率和成本的需求，因此研發了一種新的基于聚芳醚酮（PAEK）的聚合物以及復合材料混合模塑成型技術。這兩個技術進步，使得工程師可以設計出更強、更輕，比目前所使用的金屬和熱固性解決方案成本更低的部件。提供能夠實現的性能優勢，Victrex公司基于聚芳醚酮（PAEK）的復合材料和混合成型塑模技術能夠幫助塑造未來的飛機。
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忠平

這個材料有點意思

韓寒11

厲害了，未來的飛機會越造越大，而且會越來越輕

xiaobing86203

這種材料技術希望能早日應用到新能源汽車上