原文：http://www.chinacompositesexpo.com/cn/news.php?show=detail&c_id=244&news_id=7231 英國(guó)Prodrive Composites公司近日宣布其開(kāi)發(fā)了一種制造可回收復(fù)合材料部件的工藝，在不損失原始部件性能的同時(shí)，可以滿足未來(lái)新部件的使用壽命要求。公司將該工藝命名為P2T（初級(jí)到三級(jí)），不僅簡(jiǎn)化了回收流程，而且使得復(fù)合材料擁有滿足三個(gè)或更多使用壽命周期的潛力。
P2T復(fù)合材料在制造過(guò)程中不需要熱量或壓力，這意味著不需要高壓釜，成本降低，無(wú)需大量投資即可擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模。該工藝方法的基礎(chǔ)是使用反應(yīng)性熱塑性樹(shù)脂代替更常見(jiàn)的熱固性樹(shù)脂，塑料單體在纖維存在下與催化劑反應(yīng)，形成固化的層壓板。該技術(shù)是Prodrive通過(guò)與汽車OEM客戶一起進(jìn)行開(kāi)發(fā)成功的，源于客戶需要的高性能結(jié)構(gòu)材料比傳統(tǒng)復(fù)合材料具有更低的環(huán)境影響。
“報(bào)廢回收是當(dāng)今復(fù)合材料世界最大的爭(zhēng)論之一，”Prodrive Composites總工程師John McQuilliam解釋道。“這個(gè)問(wèn)題也影響到汽車制造商和更廣泛的行業(yè)，例如海洋，舊玻璃鋼船經(jīng)常被拆散并送往垃圾填埋場(chǎng)。回收的主要障礙是使用的樹(shù)脂類型，熱固性樹(shù)脂占主導(dǎo)地位，但這些樹(shù)脂不易回收利用。”
將“pre-preg”（預(yù)浸漬樹(shù)脂的編織纖維料）卷放置在模具中進(jìn)行3D零件的生產(chǎn)，通過(guò)加熱固化以固定最終形狀是傳統(tǒng)復(fù)合材料行業(yè)的加工方式。熱固性樹(shù)脂是支持該供應(yīng)鏈的非常方便的材料，但隨著更嚴(yán)格的報(bào)廢法規(guī)的引入，需要更好的替代品。
P2T工藝生產(chǎn)的復(fù)合材料可以多次循環(huán)使用。在初次使用原始纖維期間獲得的機(jī)械性能最好，使得能夠制造高負(fù)荷結(jié)構(gòu)件，例如懸掛叉型臂。在零件報(bào)廢時(shí)纖維和大部分樹(shù)脂可通過(guò)化學(xué)或熱解聚方式進(jìn)行再循環(huán)，為次級(jí)部件（如車身面板）提供原材料。當(dāng)次級(jí)部件達(dá)到其使用壽命時(shí)，可將其切碎并重新模塑成塊狀材料，作為適合3D增材制造固件的原材料。該三級(jí)塊狀材料本身可以循環(huán)數(shù)次，直到最后僅回收再熔化的樹(shù)脂，纖維被磨碎以供應(yīng)其他更低級(jí)別的部件。
P2T工藝還兼容定制纖維鋪放（TFP）技術(shù)，許多領(lǐng)先的復(fù)合材料生產(chǎn)商正在采用這種技術(shù)。與常規(guī)編織相比，TFP可以更有效地使用纖維，并且與P2T在復(fù)合材料回收上高度互補(bǔ)。
“這是一個(gè)非常令人興奮的研發(fā)成果，能夠最終解決復(fù)合材料面臨的回收挑戰(zhàn)，”McQuilliam說(shuō)。“我們已經(jīng)開(kāi)發(fā)并改進(jìn)了工藝流程，并可在最短十二個(gè)月內(nèi)將新客戶應(yīng)用投入批量生產(chǎn)。”
P2T復(fù)合材料在制造過(guò)程中不需要熱量或壓力，這意味著不需要高壓釜，成本降低，無(wú)需大量投資即可擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模。該工藝方法的基礎(chǔ)是使用反應(yīng)性熱塑性樹(shù)脂代替更常見(jiàn)的熱固性樹(shù)脂，塑料單體在纖維存在下與催化劑反應(yīng)，形成固化的層壓板。該技術(shù)是Prodrive通過(guò)與汽車OEM客戶一起進(jìn)行開(kāi)發(fā)成功的，源于客戶需要的高性能結(jié)構(gòu)材料比傳統(tǒng)復(fù)合材料具有更低的環(huán)境影響。
將“pre-preg”（預(yù)浸漬樹(shù)脂的編織纖維料）卷放置在模具中進(jìn)行3D零件的生產(chǎn)，通過(guò)加熱固化以固定最終形狀是傳統(tǒng)復(fù)合材料行業(yè)的加工方式。熱固性樹(shù)脂是支持該供應(yīng)鏈的非常方便的材料，但隨著更嚴(yán)格的報(bào)廢法規(guī)的引入，需要更好的替代品。
P2T工藝生產(chǎn)的復(fù)合材料可以多次循環(huán)使用。在初次使用原始纖維期間獲得的機(jī)械性能最好，使得能夠制造高負(fù)荷結(jié)構(gòu)件，例如懸掛叉型臂。在零件報(bào)廢時(shí)纖維和大部分樹(shù)脂可通過(guò)化學(xué)或熱解聚方式進(jìn)行再循環(huán)，為次級(jí)部件（如車身面板）提供原材料。當(dāng)次級(jí)部件達(dá)到其使用壽命時(shí)，可將其切碎并重新模塑成塊狀材料，作為適合3D增材制造固件的原材料。該三級(jí)塊狀材料本身可以循環(huán)數(shù)次，直到最后僅回收再熔化的樹(shù)脂，纖維被磨碎以供應(yīng)其他更低級(jí)別的部件。
P2T工藝還兼容定制纖維鋪放（TFP）技術(shù)，許多領(lǐng)先的復(fù)合材料生產(chǎn)商正在采用這種技術(shù)。與常規(guī)編織相比，TFP可以更有效地使用纖維，并且與P2T在復(fù)合材料回收上高度互補(bǔ)。
“這是一個(gè)非常令人興奮的研發(fā)成果，能夠最終解決復(fù)合材料面臨的回收挑戰(zhàn)，”McQuilliam說(shuō)。“我們已經(jīng)開(kāi)發(fā)并改進(jìn)了工藝流程，并可在最短十二個(gè)月內(nèi)將新客戶應(yīng)用投入批量生產(chǎn)。”
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