综述:热塑性树脂传递模塑技术:面向工业化的进展与挑战

《Polymer Composites》:Thermoplastic-Resin Transfer Molding Technology: Development and Challenges Toward Industrialization

【字体: 时间:2026年06月09日 来源:Polymer Composites 4.7

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  在日益严格的国际环境法规驱动下,汽车行业投入大量资源以减少碳足迹。轻量化设计已成为核心策略,这在热塑性聚合物用于生产美观和功能性部件的日益普及中尤为明显。对于结构应用,研究人员探索了基于热固性材料的增强复合材料,但在报废车辆回收方面存在局限性。基于热塑性基体的

  
在日益严格的国际环境法规驱动下,汽车行业投入大量资源以减少碳足迹。轻量化设计已成为核心策略,这在热塑性聚合物用于生产美观和功能性部件的日益普及中尤为明显。对于结构应用,研究人员探索了基于热固性材料的增强复合材料,但在报废车辆回收方面存在局限性。基于热塑性基体的新兴结构复合材料为轻量化结构设计提供了有前景的解决方案,但仍主要处于实验开发阶段。诸如热塑性树脂传递模塑(T-RTM)之类的制造方法可成为生产聚酰胺6(PA6)基部件(尤其是连续纤维增强部件)的可行技术。本文综述了T-RTM的最新进展,并确定了关键机遇、挑战和研究方向。主要建议包括:开发对湿气和氧气敏感性降低的新型前驱体、设计新型专用树脂均化系统、深入研究复杂的聚合过程、改进注射和成型系统,以及针对热塑性复合材料定制可持续的可回收性策略。解决这些方面对于T-RTM在汽车行业的工业可行性至关重要。
**1 引言**

自20世纪末以来,多项国际协议和议定书已获批准以应对全球环境问题。欧盟统计数据显示温室气体排放量在近几十年有所下降,但从1990年到2021年,二氧化碳当量排放(CO2 eq.)仅减少30%,远低于实现2030年和2050年目标所需的减排水平。减少污染物排放是全球性挑战,影响所有经济活动部门,包括汽车行业。《京都议定书》和《巴黎协定》等国际公约推动了相关法规的制定。1973年的第一次全球石油危机成为汽车行业的重要转折点,促使技术进步以降低新车平均油耗。然而,对安全和舒适性功能需求的增加部分抵消了效率提升。根据Rhodium Group数据,2021年全球12%的温室气体排放来自道路车辆。CO2常作为分析污染物排放的标准,但为确保良好空气质量和减少温室气体排放,需监测和监管更广泛的污染物。欧洲排放标准(如Euro 7)定义了一氧化碳(CO)、氮氧化物(NOx)、非甲烷碳氢化合物(NMHC)、总碳氢化合物(THC)和颗粒物(PM)等限值。为减轻环境影响并符合欧洲标准,汽车行业采取了多项措施,包括提高发动机和变速箱效率、改善空气动力学及降低新车平均重量。其中,车辆轻量化被公认为最有效的方法之一:平均每减轻10%车重可改善4%-8%的油耗,同时提升制动和操控性能,并延长电动汽车续航里程。白车身(BiW)是车辆最重的子系统之一,成为轻量化设计的主要目标,其在结构刚性和乘员安全中起关键作用。BiW传统上由金属材料制造,但高强度钢只能提供增量改进,实现未来排放目标需要引入新材料和新技术。

**2 汽车材料**

钢是汽车制造中使用最广泛的材料,弹性模量约200–210 GPa,抗拉强度范围约200–1300 MPa,具有良好的成形性、可焊性和可回收性。然而,钢的密度(约7.9 g/cm3)不利于轻量化。聚合物因其较低密度、耐腐蚀和耐疲劳性成为传统汽车的替代材料。聚合物材料主要用于汽车内饰和美观部件,增加其使用的关键是用增强塑料材料(通常称为结构复合材料)替换金属结构件。与金属相比,复合材料通常具有更高的比强度、更好的耐腐蚀性和更大的冲击能量吸收。1941年福特大豆车首次使用增强塑料车身面板,但未实现经济规模生产。1953年雪佛兰科尔维特率先在车身面板中采用纤维增强复合材料。1981年迈凯伦MP4-1首次在F1赛车BiW中使用碳纤维复合材料。2013年宝马i3被认为是首款采用碳纤维增强结构量产的家用汽车。常见的轻量化方法涉及多种材料集成,如2015年宝马7系通过组合使用碳纤维增强环氧树脂、高强度钢和铝,将车身结构重量减轻133 kg。2017年奥迪A8展示了树脂传递模塑(RTM)制造技术的规模化应用。2022年福特F-150 Lightning在BiW中采用了聚氨酯纤维增强拉挤横梁以保护电池。

**2.1 用于结构应用的热塑性复合材料**

交通运输领域是热塑性复合材料的主要应用领域,约占市场总量的三分之二。它们常以短玻纤增强塑料形式用于非结构件,如仪表板、内门板等。半结构热塑性复合材料的评估显示,2006款道奇Nitro和2007款奔驰S级Coupe使用了长纤维和玻纤毡增强聚丙烯(PP)材料的前端模块。2018款福特福克斯门模块载体采用了克劳斯玛菲技术:连续玻纤增强PP有机板经加热、热成型和注射(包覆)成型连续操作。恩格尔公司采用类似有机熔体技术制造2022款Lucid Air前端长玻纤PP模块。宝马结合拉挤、热成型和注塑技术制造连续纤维增强热塑性复合材料用于半结构部件,如2022款宝马iX的挡风玻璃面板和后窗框架。大多数BiW结构复合材料使用连续纤维增强热固性聚合物(如环氧树脂),但热固性材料存在固有的可回收性限制。基于热塑性材料的结构复合材料可能提供环保、轻量化且结构化的解决方案,但连续纤维增强热塑性复合材料的生产受限于热塑性熔体粘度高于100,000 cP的纤维浸渍问题。热塑性树脂传递模塑(T-RTM)因其低树脂粘度(3–10 cP)而成为生产连续纤维增强热塑性复合材料的有前景技术,可实现纤维-基体粘附和浸渍。尽管T-RTM已生产出一些原型部件,但文献中缺乏对其经济可行性和环境可持续性的全面研究,技术成熟度仍处于预工业阶段。当前尚无证据表明有商业可用的T-RTM部件,工业化面临诸多挑战,包括工艺系统需针对前驱体特性(低粘度、对湿气和氧气敏感、复杂聚合反应)进行定制,以及回收工艺需适用于连续纤维复合材料形态。

**3 热塑性树脂传递模塑**

**3.1 T-RTM简介**

ε-己内酰胺(CL)聚合成聚酰胺6(PA6)最早于1938年通过水解聚合工艺描述。1941年,阴离子开环聚合(AROP)技术首次在美国专利中记录,旨在以较低加工温度、更低成本和更快速度将CL转化为PA6。后续多项研究关注AROP机制和动力学,使用差示扫描量热法(DSC)确认聚合速率强烈依赖于活化剂。当前使用的热塑性复合材料包括短纤维增强、玻纤毡增强和长纤维增强热塑性塑料,通常通过注塑或模压成型,用于半结构部件。本章聚焦于T-RTM技术,这是一种液体模塑工艺,有潜力生产用于三维BiW汽车结构部件的连续纤维增强聚酰胺复合材料。T-RTM与传统RTM技术类似,但专注于制造基于PA6、聚酰胺12(PA12)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚己内酯(PCL)、聚乳酸(PLA)和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)等聚合物的热塑性复合材料。聚酰胺是半结晶工程热塑性塑料,可焊接且比热固性材料(如环氧树脂)更具环境可持续性,具有较低密度和优异耐疲劳性,但存在湿气敏感性和相对较低的玻璃化转变温度(40°C–50°C)等缺点。CL是最常用的单体,熔体粘度约3–7 cP,加工温度约150°C。在T-RTM中,低粘度前驱体促进纤维润湿性。通过AROP机制CL在模具内聚合形成阴离子聚酰胺6(APA6),反应在140°C–180°C进行,粘度呈指数增长直至聚合完成。与热固性材料相比,T-RTM部件通常具有更高的冲击韧性、韧性和损伤容限。Pillay等人比较了SC15环氧树脂和PA6碳纤维增强样品,发现PA6复合材料表现出更高的抗拉强度和改善的抗冲击性。Baskaran等人对比了T-RTM制造的碳纤维增强PA6与RTM制造的环氧基复合材料,热塑性复合材料的能量吸收限值显著更高,穿透和穿孔阈值分别高出48%和27%。Odrobina等人使用夏比冲击试验(ISO 179)和拉伸冲击试验(ISO 8256)评估了通过AROP浇注的不同直径PA6棒的韧性,发现韧性随直径显著变化,主要由于结晶度差异。

**3.2 PA6 AROP与PA6水解聚合的比较**

商业PA6通常通过水解聚合生产,部件常由注塑制造。但注塑因熔体高粘度不适用于生产连续纤维增强结构PA6复合材料。T-RTM利用前驱体低粘度和AROP聚合作为替代方案。与传统水解聚合相比,AROP可更快发生(通常1–15分钟)且需要更低加工温度。Van Rijswijk等人比较了150°C聚合的APA6与商业化水解聚合PA6(HPA-6),APA6获得了更高的杨氏模量和最大强度。Dencheva等人也证实APA6样品在杨氏模量和断裂拉伸强度上优于HPA-6。

**3.3 T-RTM与熔融加工PA6复合材料的比较**

T-RTM中前驱体低粘度使其能够浸渍连续增强相,而注塑无法实现。Van Rijswijk等人生产了50%连续玻璃纤维体积含量的APA6复合材料,与相同纤维体积含量的熔融加工PA6复合材料对比,尽管APA6复合材料具有更高的孔隙率和更低的单体转化率,但在干燥条件下实现了更高的抗拉强度和结晶度。

**3.4 T-RTM流程图与工艺变体**

T-RTM工艺可分为三个阶段:前驱体制备、树脂均化和通过AROP的原位聚合。典型流程中,活化剂溶解于CL置于一个储罐,催化剂溶解于CL置于另一储罐,通常用氮气吹扫并搅拌熔融。第二阶段通过集成混合和计量单元(如混合头)将液体前驱体混合并注入模具,常用氮气压力或齿轮泵。第三阶段在预热模具内进行AROP聚合。最常见的T-RTM变体是双流工艺(两个储罐),也可采用三流工艺(单体、活化剂、催化剂单独输送)或单流(SS)工艺(一个储罐)。CAPROCAST是T-RTM的一种变体,由INASMET基金会开发,通常将CL、活化剂和催化剂分别注入模具。Barfknecht等人将催化剂沉积在增强纤维上,注射CL和活化剂的单流;Shim等人将活化剂涂覆在纤维上,注射CL和催化剂的单流;Martins等人将三种组分混合在一个储罐中注射单流。真空辅助树脂传递模塑(VARTM)是另一种变体,利用真空驱动模具填充并改善压实,无需重型液压压机。

**3.5 前驱体**

目前PA6前驱体供应商有限,大部分研究使用L. Brüggemann GmbH & Co. KG的相同前驱体,这些前驱体随时间变化不大。需要改进以解决树脂对氧气和湿度的敏感性,特别是在相对湿度超过55%时前驱体显著吸湿。开发对环境条件更不敏感的新型PA6前驱体可使T-RTM加工更稳定。增加CL中催化体系浓度通常会加速聚合速率,但会导致短时间内模具内产生更多放热,可能阻碍单体转化并降低结晶度,影响机械性能。催化体系比例对聚合速率和单体转化率影响不显著。T-RTM中低粘度前驱体可有效浸渍连续增强材料(通常为机织物),PA6复合材料最常用玻璃纤维(成本敏感)或碳纤维(更高机械性能)。其他纤维如PA6、PA66、苎麻和玄武岩纤维也有研究。由于大多数商业浸润剂针对环氧体系配制,可能不适用于T-RTM,一些作者在制造前将其去除。当进行表面处理时,硅烷基改性是最常见的方法。

**3.5.1 活化剂**

最常见的活化剂基于异氰酸酯。大多数T-RTM研究使用L. Brüggemann GmbH & Co. KG提供的BRUGGOLEN C20(C20)和BRUGGOLEN C20P(C20P),两者化学组成相同,均为N,N′-六亚甲基-1,6-二(六氢-2-氧代-1H-氮杂?-1-甲酰胺)(HDCL)和CL的混合物。另一种替代活化剂是Lanxess AG提供的“Addonyl CR”活化剂(A_CR_ac)。其他异氰酸酯基活化剂包括甲苯二异氰酸酯-己内酰胺(TDCL)、六亚甲基二异氰酸酯(HDI)、甲苯2,4-二异氰酸酯(TDI)。N-乙酰基己内酰胺(NAC)和间苯二甲酰-双-己内酰胺(IBC)活化剂也有文献记载。Van Rijswijk等人测试了两种CL封闭异氰酸酯活化剂C20和TDCL,C20因更高解封闭温度(160°C vs. 125°C)诱导更高聚合速率。HDI在室温下为液体。NAC为单官能团,IBC为双官能团,单官能团活化剂导致较低聚合速率。

**3.5.2 催化剂/引发剂**

原位聚合中使用的催化剂通常是碱金属(如钠)或碱土金属己内酰胺盐(如镁)。己内酰胺钠(SC)和己内酰胺溴化镁(CMB)与CL的混合物是CL基AROP中最常见的催化剂,两者均由L. Brüggemann GmbH & Co. KG提供,商品名分别为BRUGGOLEN C10(C10)和BRUGGOLEN C1(C1)。C10反应性更强,允许更快的AROP和缩短循环时间;C1反应性较低,更适合VARTM,延缓聚合开始以帮助模具填充和纤维浸渍。DL(二内酰胺盐)在室温下为液体,反应速率慢于C10但对湿气和氧气的敏感性较低。EMB(乙基溴化镁)是乙醚中的液体溶液。

**3.5.3 催化体系:浓度**

增加催化体系浓度会提高聚合速率,但产生更高单位时间放热,从而阻碍单体转化率和结晶度,可能影响机械性能。Van Rijswijk等人发现同时增加C20/C1浓度会提高聚合速率但降低单体转化率。Lagarinhos等人指出同时增加C20P/C10浓度会降低PA6的熔融温度、分子量、结晶度和最大抗拉强度。Fridal等人观察到模具温度对机械性能影响更大,但增加催化体系浓度在145°C–165°C范围内导致抗拉强度和杨氏模量降低。

**3.5.4 催化体系:比例**

催化体系的比例对聚合速率或单体转化率影响不显著。Van Rijswijk等人证明在140°C下使用不同C20P/C1摩尔比,聚合在约15分钟内完成,单体转化率约97%。但增加引发剂浓度可能对聚合物分子量产生不利影响。

**3.5.5 纤维增强材料**

T-RTM中低粘度前驱体可浸渍连续增强相(机织物)。PA6复合材料通常用玻璃纤维或碳纤维增强。玻璃纤维成本低,碳纤维机械性能更高。Zaldua等人发现碳纤维增强复合材料的杨氏模量和抗拉强度约是玻璃纤维复合材料的2倍。其他增强纤维包括PA6、PA66纤维(用于“全聚酰胺”或“单一聚合物复合材料”),以及苎麻天然纤维。纤维体积分数常高达约50%(或约70 wt%),但可能出现浸渍不足。浸润剂是施加在纤维表面的薄涂层以增强基体-纤维相容性,但标准浸润剂可能不适合T-RTM,许多作者将其去除。最常用的浸润剂方法是硅烷化处理,硅烷作为偶联剂增强相互作用。Van Rijswijk等人发现氨基硅烷偶联剂提高了界面剪切强度(ILSS),但降低了复合材料结晶度。Murray等人研究了两种碳纤维浸润剂(硅烷和反应性试剂),反应性试剂使部件具有更高弯曲强度和模量,但单流注射可能冲走纤维上的浸润剂。

**3.5.6 其他增强材料和添加剂**

本综述主要关注连续纤维增强,但纳米粘土、金属和碳基增强颗粒也有使用。石墨烯基纳米颗粒可显著提高机械性能,但去团聚困难且可能增加树脂粘度。添加阻燃剂和TiO2纳米颗粒等也有研究。FP110(六苯氧基环三磷腙)是唯一适合原位聚合的阻燃剂,起惰性填料作用。Kovács等人研究了基于红磷、氧化镁、可膨胀石墨的模内涂层,改善了热稳定性并降低了峰值放热率。Semperger等人研究了TiO2纳米颗粒对PA6紫外稳定性的影响。

**3.6 树脂混合**

树脂均化阶段对保证部件质量和工艺可重复性至关重要。通常先在储罐中通过机械搅拌预混,然后通过在线均化(如静态混合器或冲击混合)进一步混合整个反应混合物。T-RTM涉及多种耦合物理现象,即使微小的树脂粘度变化也会导致流动不对称和优先流动通道。AROP反应需要在模具型腔内实现热、物理和化学均化。常在注入后出现热梯度,导致不均衡的聚合条件。静态混合器需要清洁步骤,否则会堵塞;动态混合器因堵塞问题通常避免。冲击混合头通过直接流体碰撞均化,雷诺数120–600时可获得较好混合质量。冲击混合产生湍流,适合高反应性树脂,但静态混合器可能导致原料浪费和纤维浸渍受影响。冲击混合头的针阀密封低粘度树脂存在挑战。作者认为当前混合系统未考虑AROP原位聚合的特殊要求,需要研发新型模内树脂混合系统。已有动态混合和振动辅助树脂均化两种模内混合方法,结果显示改善了机械性能和密度均匀性。

**3.7 通过AROP的原位聚合**

多个参数显著影响AROP,包括氧气、湿度和模具温度。前驱体暴露于湿气和氧气会阻碍AROP并降低PA6机械性能。大多数研究报道APA6聚合最佳模具温度约为150°C,复合材料制造常用150°C–180°C。孔隙形成和树脂在模内停留时间也影响机械性能。对于结构部件,临界孔隙体积含量(VVC)需低于约1%或2%,超过此值后机械性能显著下降,尤其是基体主导性能如ILSS和压缩强度。延长停留时间可提高结晶度,但会增加循环时间。

**3.7.1 氧气和湿度**

控制气氛在T-RTM中至关重要。Wendel等人发现水抑制原位聚合,尤其在反应性较低配方中,催化剂被消耗。在160°C以上,活化剂可与水反应形成取代脲。当相对空气湿度超过约55%时,CL单体和C20P开始吸收大量水分,且过程不可逆,干燥无法有效进行。Lee等人通过添加吸水性沸石颗粒提高了单体转化率和分子量,但颗粒可能影响纤维浸渍。

**3.7.2 树脂温度**

树脂在注入前通常保持在低于AROP引发温度的水平,以防堵塞和粘度增长。模具温度高于反应混合物,使聚合仅在型腔内发生。聚合和结晶现象同时发生,温度影响两者动力学:较高温度加速AROP但抑制结晶。最佳模具温度约150°C,过高(≥170°C)导致结晶度降低和单体转化率降低,过低(≤140°C)导致单体在快速生长的晶体中包埋。对于复合材料,最佳模具温度范围通常为150°C–180°C,因为纤维增强了热传导,降低了内部放热影响。

**3.7.3 树脂停留时间**

延长停留时间可改善结晶度和机械性能,但增加循环时间。Van Rijswijk等人发现从30分钟延长到45分钟提高了玻纤增强部件的结晶度和拉伸性能。Teuwen等人发现结晶度可增加至180分钟。Semperger等人发现2到4分钟停留时间对APA6机械性能无影响。

**3.7.4 孔隙体积含量**

结构复合材料中VVC至关重要,临界值通常低于1%或2%。超过此值,ILSS和压缩强度显著下降。VVC可通过多种技术评估,如灼烧法、光学显微镜、CT扫描。T-RTM中VVC可能超过临界值,原因包括氮气诱导孔隙、CL蒸汽形成、纤维浸渍不足和树脂聚合收缩。可采取树脂脱气、控制树脂流动和施加保压压力等措施降低VVC。

**3.8 后处理研究**

**3.8.1 湿气和紫外吸收**

PA6吸湿后机械性能下降。Van Rijswijk等人发现吸水约3 wt%导致杨氏模量下降50%,抗拉强度下降约30%。浸入水中后即使干燥也变得脆化。Pillay等人发现100°C水浸后弯曲强度下降45%,干燥后恢复至下降10%。紫外照射导致黄变,但600小时未引起弯曲性能下降。Semperger等人研究TiO2纳米颗粒对紫外稳定性的影响,涂层TiO2更为稳定。

**3.8.2 连接技术**

热塑性材料通常可焊接,但APA6连续纤维增强部件焊接性研究不足。Boros等人通过包覆成型进行粘合力测试,发现含热稳定剂的材料在拉脱试验中表现更好,热稳定剂对防止焊接区聚合物降解至关重要。

**3.8.3 退火**

Teuwen等人发现延长停留时间比引入额外退火步骤更经济有效,可在180°C下30分钟相比60分钟提高ILSS和结晶度。

**3.9 T-RTM设备技术**

尽管已生产出一些演示用原型汽车部件,但主要用于研究目的。实验室设备通常由研究小组自行开发。

**3.9.1 实验室原型T-RTM设备**

Van Rijswijk等人研究VARTM用于风电机叶片制造,设备包括微型混合单元、树脂缓冲罐、模具和压力控制系统。Murray等人制造了T-RTM实验设备,包括加热系统、搅拌罐、齿轮泵、静态混合头等。Dencheva等人开发名为NYRIM的原型设备,使用两个对立液压活塞使两股流体冲击混合后注入模具。Martins等人开发基于单流配置的原型设备,采用动态混合装置改善模内树脂均化。

**3.9.2 工业T-RTM设备**

多家注塑机厂商对T-RTM技术感兴趣。恩格尔和克劳斯玛菲生产了工业规模T-RTM设备,均采用冲击混合。恩格尔设备包含两个料斗、两个熔融单元、两个注射柱塞和带液压压机的模具。克劳斯玛菲RimStar 8/8 T-RTM设备包含固体前驱体储罐、气氛控制储罐、四个泵和带中央轴的再循环混合头。Tecnalia基金会开发并专利了CAPROCAST工艺和设备,最初为三流配置,后简化至两流。

**3.10 模拟与工艺优化**

T-RTM中前驱体高反应性带来挑战,参数需严格控制以避免堵塞。现有模型在早期聚合阶段准确,但高转化率时偏差显著,原因在于AROP化学机制复杂,包括催化剂失活、单体包埋、支化反应和解聚。过程涉及多种耦合物理现象,至今未开发出包含树脂流动、纤维浸渍、聚合动力学、结晶动力学、流变学和注射压力的全面流体动力学模拟。复杂模具几何形状带来填充和模拟挑战。Davé等人建立了粘度模型(转化率50%以内),Teuwen等人开发了动力学模型和热传递模型,Harismendy等人使用绝热反应器拟合自催化动力学模型,Nagy等人尝试CFD模拟但假设树脂进入模具温度等于模具温度。García-Manrique等人模拟了模内填充过程中的孔隙形成。

**3.11 T-RTM可重复性与部件均匀性**

评估部件均匀性和工艺可重复性的研究显著缺乏,这是工业化的关键障碍。Davé等人观察到流变仪填充过程中的可重复性问题。Pillay等人研究了不同灌注策略下的部件均匀性,等温灌注效果更好但仍存在不均匀性。Van Rijswijk等人主要依靠视觉检查,提出热梯度和树脂成分梯度是不均匀的主要原因。Teuwen等人使用超声扫描检查层板均匀性,发现入口处孔隙较多、温度较低、结晶度较高。Dong等人比较了非等温和等温聚合,等温灌注孔隙率更低但弯曲性能更不均匀。Harismendy等人声称ILSS标准偏差低表明均匀性,但未提供具体数值且承认玻纤增强部件存在可见缺陷。Barfknecht和Shim等人发现纤维上浸润剂在注射中冲走导致不均匀。Murray等人仅制造了两个复合材料部件,不足以评估可重复性。Martins等人制造了五个APA6和五个玻纤增强部件,发现使用3.5 bar保压压力改善了均匀性和可重复性,但6 bar保压压力导致更高孔隙率。动态混合装置改善了化学和热均匀性。

**4 复合材料报废与回收**

复合材料在回收方面比纯聚合物和金属更具挑战。报废后不应填埋。玻璃纤维增强复合材料通常机械研磨,碳纤维增强复合材料通常通过热解焚烧。机械研磨将复合材料破碎成小碎片,用于低价值复合材料或注塑,但纤维长度缩短导致机械性能下降。热解在无氧条件下分解基体,得到固体和气体残余物,可回收纤维但产生有害气体。水泥窑可用于大规模处理。溶剂分解技术使用反应性溶剂降解基体,但涉及安全性和腐蚀性问题。流化床回收在500°C热空气流中分解基体,纤维回收率较高。热塑性材料本身可再加工,但连续纤维增强带来新挑战。溶解是物理过程,在较低温度下溶解热塑性聚合物。De Bruijn等人通过TPC-Cycle项目研究生产废料回收,通过热压成型制造证明概念部件。Thermosa?c和Thermoprime专利技术用于回收热塑性复合材料,通过粉碎、筛选、加热、压延成型面板。Kovács等人研究了含阻燃剂涂层的全聚酰胺复合材料的机械回收,阻燃剂在回收过程中未降解。Chen等人报道了化学回收(溶剂热水热解聚)回收CL单体的概念验证,收率约88%,纯度约97%。Valente等人进行了生命周期评估(LCA),但原位聚合技术因数据可靠性问题被排除。

**5 结论与未来趋势**

为减轻新车重量,聚合物基材料正被广泛采用。市场上现有复合材料技术基于热固性材料,但连续纤维热塑性复合材料的工业规模技术有限。T-RTM有潜力生产连续纤维增强热塑性结构部件,但仍面临诸多挑战。前驱体供应商有限且对环境降解敏感,限制了规模化。模具温度高于系统其余部分导致热梯度和部件不均匀性。AROP的复杂性使得工艺参数微小变化即影响填充和聚合,可重复性有限。大部分研究聚焦于设备而非模具本身,未考虑AROP性质。多数研究仅制造单个部件,缺乏均匀性和可重复性评估。需要开发连续纤维增强热塑性复合材料的回收方法。未来研究应关注环境稳定性更好的前驱体、生命周期评估、经济可行性,以及聚酰胺或天然/矿物纤维增强材料。模内树脂混合系统的发展可改善化学和热均化,从而提高均匀性和可重复性。通过更深入理解工艺、强调工业适用性和开发更可持续的回收技术,T-RTM可在更可持续车辆生产中发挥重要作用。
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