科创中国

行业领域

制造业

需求背景

本项目的自主研发能够满足连续化生产碳纤维/聚醚醚酮的热塑性预浸料生产线，实现年产20吨的量产装备；解决PEEK在连续碳纤维中均匀浸渍分散的难题，实现树脂含量可控、厚度均匀的连续热塑性预浸料的生产制备工艺。所制备出的CF/PEEK预浸料满足自动铺丝/铺带、大张力缠绕工艺的要求。

需解决的主要技术难题

界面相容性：CF/PEEK预浸料的制备需要确保碳纤维与聚醚醚酮树脂之间的良好界面相容性，以提高复合材料的力学性能。然而，碳纤维和聚醚醚酮之间存在化学和物理上的差异，导致界面相容性不佳。解决这一问题需要寻找有效的界面改性方法，例如采用表面处理剂或化学偶联剂来提高界面粘结强度。

浸渍均匀性：CF/PEEK预浸料制备过程中，需要确保聚醚醚酮树脂能够均匀浸润和包覆碳纤维束。然而，碳纤维束的表面积大，且具有很好的亲水性，使得聚醚醚酮难以均匀湿润。因此，如何实现浸润的均匀性是一个挑战，可能需要优化浸润剂的选择和工艺参数的调节。

预浸料性能稳定性：CF/PEEK预浸料在加工和储存过程中应具有良好的稳定性。然而，聚醚醚酮材料在高温下容易发生热降解，导致预浸料性能下降。因此，如何提高CF/PEEK预浸料的热稳定性，延长其储存寿命，是一个需要解决的难题。

成本效益：CF/PEEK预浸料的制备成本相对较高，这主要是由于碳纤维和聚醚醚酮树脂的价格较高。在开发CF/PEEK预浸料制备技术时，需要考虑如何降低原材料成本和制备工艺的成本，以提高其成本效益和市场竞争力。

期望实现的主要技术目标

采用国产T700和T800级碳纤维，开发幅宽300mm，纤维面密度145g/㎡，树脂含量34%的连续碳纤维增强PEEK热塑性单向预浸料。力学性能满足以下指标：

项目 T700单向指标 T800单向指标

0°拉伸强度 2400MPa 3100MPa

0°拉伸模量 135GPa 155GPa

90°拉伸强度 85MPa 85MPa

90°拉伸模量 10GPa 10GPa

0°压缩强度 1300MPa 1300MPa

0°压缩模量 120GPa 135GPa

90°弯曲强度 150MPa 160MPa

层间剪切强度 95MPa 95MPa

开孔拉伸强度 380MPa 650MPa

开孔压缩强度 320MPa 300MPa

CAI（***） 300MPa 327MPa

需求解析

解析单位：“科创中国”天津中科院先进科技成果技术转移转化专业科技服务团（天津中科先进技术产业有限公司） 解析时间：2023-09-27

吴正斌

天津中科先进院

院长

综合评价

该项目需求明确，需要解决碳纤维束界面相容性、浸润的均匀性、提高CF/PEEK预浸料的热稳定性以及降低原材料成本和制备工艺的成本等技术难题，但是项目前景很可观，具有巨大的市场。

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处理进度