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，開發(fā)出了比以往的碳纖維復(fù)合材料強度更高，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）。研究團隊開發(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)電性的降低的問題，而且即使碳纖維的纖維長度短，在保持剛性的同時，也能夠提高注射成形和擠出成形等成形性。

新材料的性能

此次開發(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度和高比彈性模量等機械特性的汽車及飛機相關(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，其利用價值也非常高，預(yù)計今后存在很大需求。

碳纖維增強熱塑性復(fù)合材料是以熱塑性樹脂為基體，以碳纖維為增強體的復(fù)合材料。混合碳纖維和樹脂就能形成輕量堅固的材料，近年來，這種碳纖維復(fù)合材料在要求節(jié)能的飛機和汽車領(lǐng)域的用途不斷擴大。但碳纖維與樹脂的相容性通常比較差，因此很多時候無法充分混合，強度方面存在課題。另外，樹脂具備電絕緣性，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)電性優(yōu)異的復(fù)合材料。

作為促進碳纖維與樹脂混合的“增容劑”，以前一直使用馬來酸酐接枝聚丙烯（MAPP），但采用MAPP的復(fù)合材料由于碳纖維與樹脂之間是通過點來粘合，而不是面，因此存在界面粘合性能不足（粘合力弱）、無法充分獲得導(dǎo)電性能的問題。另外，要想提高復(fù)合材料的界面粘合性，必須大量添加MAPP，這樣就帶來復(fù)合材料的導(dǎo)電性會降低的問題。

金澤工業(yè)大學(xué)與三榮興業(yè)的研究團隊共同開發(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脂通過面結(jié)合，少量使用就能提高界面粘合性，因此能實現(xiàn)不僅機械特性優(yōu)異（高比強度、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。

利用本次的發(fā)明，即使是碳纖維長度為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)域擴大用途。

責(zé)任編輯：gt