摘要：在人类工业发展的漫漫长河中，材料的革新始终是推动技术进步的核心力量。从古老的青铜器时代，到钢铁构建的现代都市，再到如今的纳米、碳纤维等先进材料，每一次材料的重大突破，都如同为文明的巨轮更换了更强大的引擎，推动着人类社会大步向前。当下，热塑性复合材料正以其独特的

在人类工业发展的漫漫长河中，材料的革新始终是推动技术进步的核心力量。从古老的青铜器时代，到钢铁构建的现代都市，再到如今的纳米、碳纤维等先进材料，每一次材料的重大突破，都如同为文明的巨轮更换了更强大的引擎，推动着人类社会大步向前。当下，热塑性复合材料正以其独特的优势，在众多领域掀起一场 “材料文艺复兴”，而热塑性纤维预浸料作为其中的关键角色，更是备受瞩目。

一、市场数据彰显潜力

2024 年初，权威机构 SPHERICAL INSIGHTS LLP 发布的《全球预浸料市场展望：热塑性复合材料崭露头角》报告犹如一颗重磅炸弹，震撼了整个材料行业。报告预测，在 2022 年至 2032 年这短短十年间，全球预浸料市场的价值将从 131 亿美元飞跃至 268 亿美元，年复合增长率高达 11.9%。其中，碳纤维预浸料市场从 2022 年的 81 亿美元，以 11.2% 的年复增长率攀升，预计到 2032 年将达到 175 亿美元。在这蓬勃发展的市场中，热塑性预浸料市场更是异军突起，展现出前所未有的增长态势。

二、预浸料的核心构成与制备奥秘

预浸料，犹如材料世界精心谱写的交响乐章，其核心由增强纤维与树脂体系两大主角共同演绎。碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维等增强纤维，恰似乐章中灵动的旋律线，凭借自身卓越的性能，引领着预浸料的性能走向。而环氧树脂、酚醛树脂以及当下热度持续飙升的热塑性树脂，则如同和谐的和弦，与增强纤维相互配合，共同构建起预浸料独特的内在质地。

在预浸料的制备过程中，树脂体系精准地渗透到增强纤维的内部，这一关键步骤如同为纤维注入了灵魂，极大地影响着复合材料的最终品质。随后，经过精心调控的温度与压力条件，让预浸料完成固化，如同凤凰涅槃，最终被裁剪成各种定制化的形态与尺寸，以满足不同领域的多样需求。

三、市场驱动力强劲，多领域广泛应用

在这个追求高效与环保的时代，“减重增效” 成为了众多行业的核心诉求，而预浸料恰恰成为了满足这一诉求的理想选择，在航空航天、新能源汽车等高端制造业中备受青睐。

在航空领域，飞机的机翼、机身结构件等关键部位，碳纤维预浸料的应用可谓是如鱼得水。由于其轻质高强的特性，能够显著降低飞机的自身重量，从而直接提升燃油效率，为航空公司节省大量的运营成本。航空巨头们甚至喊出了 “每一克重量都是黄金” 的口号，足见对材料轻量化的重视程度。例如，热塑性碳纤维预浸料凭借其出色的性能，已成功应用于飞机动力组件的制造，为飞机的安全稳定运行提供了坚实保障。

新能源汽车领域同样如此。随着全球对环境保护和节能减排的要求日益提高，新能源汽车的发展势头迅猛。而在新能源汽车的制造中，轻量化对于提升续航里程和整车性能至关重要。特斯拉 Model S Plaid 的碳纤维转子套筒、蔚来 ET7 的全碳纤维车顶等，这些创新设计的背后，都是预浸料复合材料在发挥着关键作用。它们不仅减轻了车身重量，还提高了汽车的操控性能和能源利用效率。

在风力发电领域，风力涡轮机叶片对材料的高强度、高耐疲劳性有着极为苛刻的要求，热塑性纤维预浸料凭借其优良的性能，成为了制造风力涡轮机叶片的理想材料，助力清洁能源的高效开发与利用。此外，预浸料在体育器材行业也蕴含着无限潜能。在高性能自行车、网球拍等体育用品的制造中，预浸料凭借其优越的强度和柔韧性，让产品性能得到了极大提升，为运动员们提供了更出色的装备支持。同时，在桥梁建设、建筑工程以及其他基础设施项目中，预浸料复合材料也逐渐崭露头角，其优异的性能为基础设施的坚固与耐用提供了保障。

四、树脂领域革新，热塑性树脂后来居上

在 2023 年至 2032 年的预测期内，尽管热固性树脂凭借其庞大的市场基础，仍将在整个树脂市场中占据主导地位。然而，在高性能材料领域，热塑性树脂正以惊人的速度追赶并超越热固性树脂。

传统的热固性树脂，如环氧树脂、酚醛树脂等，凭借其卓越的力学性能和高温稳定性，长期以来在航空航天、汽车、风能和体育器材等制造业中广泛应用，成为了不可或缺的材料。但是，随着全球环保意识的不断增强以及可持续发展理念的深入人心，热固性树脂难以回收利用的缺点逐渐凸显。

相比之下，热塑性树脂具有可回收性这一显著优势，符合当下环保发展的大趋势。同时，它还具备一些特殊的性能优势，如更高的韧性和更好的成型加工性能等。在航空航天产业中，虽然热固性树脂预浸料目前仍是制造轻质高强部件的主流选择，但热塑性树脂在诸如风力涡轮机叶片等部件的制造中，因其可回收性和良好的综合性能，越来越受到企业的青睐。

相比于热固性碳纤维预浸料，热塑性碳纤维预浸料具有如下优势：

①、加工工艺上：热塑性碳纤维复合材料的成型周期较短，不需要像热固性材料那样进行长时间的固化和后处理；热塑性复合材料成型过程中不需要热压罐等大型专用设备，降低了设备投资和生产成本；此外，热塑性复合材料工艺自动化程度高，如自动纤维铺放（AFP）和注塑成型等，生产效率高，适合大规模生产。

②、材料特性上：热塑性碳纤维复合材料具有良好的可循环性，可以回收再利用，符合环保要求；原材料储存期不受限制，不需要低温贮存。

③、其他特性上：热塑性材料的加工工艺允许更大的设计自由度，可以实现复杂的几何形状和结构；此外，由于热塑性材料可以二次熔化和再成型，维修时可以局部加热修复，不需要更换整个部件。热塑性材料还具有良好的可焊接性，便于在制造过程中进行连接和组装。

热塑性碳纤维预浸料制备工艺包括碳纤维处理、预浸工序、辊压工序等。其中预浸和辊压工序最为关键。

浸渍工艺：

浸渍工艺是将碳纤维与树脂混合，使树脂充分浸润碳纤维的过程。常用的浸渍工艺有溶液浸渍法、热熔浸渍法和粉末浸渍法等。

1) 溶液浸渍法

溶液浸渍法( So1ution Impregnation Technique) 是选择一种合适的溶剂，也可以是几种溶剂配成的混合溶剂，将树脂完全溶解，制得低粘度的溶液，并以此浸渍纤维，然后将溶剂挥发制得预浸料。这种方法有利于克服热塑性树脂熔融粘度大的缺点，可以很好的浸渍纤维。但这种方法也存在不足：一是溶剂的蒸发和回收费用昂贵，且有环境污染问题；如果溶剂清除不完全，在复合材料中会形成气泡和孔隙，影响制品的性能；二是可以采用这种预浸料的复合材料在使用中的耐溶剂性会受到影响；三是一些热塑性树脂很难找到合适的溶剂。

2) 热熔浸渍法

热熔浸渍法( Melt Impregnation Technique）是将树脂加热至熔融状态，然后将碳纤维通过熔融的树脂，使树脂充分浸润碳纤维，最后将浸渍后的碳纤维冷却，得到预浸料。与溶液浸渍法相比较，熔融浸渍法由于工艺过程无溶剂，减少了环境污染，节省了材料，预浸料树脂含量控制精度高，提高了产品质量和生产效率。热熔浸渍法缺点是设备投资大、工艺控制难度高。

3) 粉末浸渍法

粉末浸渍法( Powder Impregnation Technique ) 是将粉状树脂以各种不同方式施加到增强体上。这种工艺生产速度快，效率高，工艺控制方便，在一条生产线上可以浸渍广泛的树脂基体。粉末浸渍法包括悬浮液浸渍法（湿法）和流化床浸渍工艺（干法）。

* 悬浮液浸渍法（湿法）

悬浮液浸渍法( Suspension Impregnation Technique)是将树脂粉末及其它添加剂配制成悬浮液，增强纤维长丝经过浸液槽中，在其中经悬浮液充分浸渍后，进入加热炉中熔融、烘干。也可通过喷涂、刷涂等方法使树脂粉末均匀地分布于增强体中。经过加热炉处理后的纤维/树脂束可制成连续纤维预浸带。

* 流化床浸渍工艺（干法）

流化床浸渍工艺( Powder Fluidized Bed Impregnation Technique ) 是使每束纤维或织物通过一个有树脂粉末的流态化床，树脂粉末悬浮于一股或多股气流中，气流在控制的压力下穿过纤维，所带的树脂粉末沉积在纤维上，随后经过熔融炉使树脂熔化并粘附在纤维上，再经过冷却成型段，使其表面均匀、平整，冷却后，收卷。静电流化床工艺( Electrostatic Powder Spray Impregnation Technique ) 是在流化床工艺的基础上，增加了静电场的作用，使树脂粉末带电，从而大大增加了树脂在增强体上的沉积和对增强体的附着作用。

4) 薄膜层叠法

薄膜层叠(Film Stacking Technique) 是把织物或纱和热塑性树脂薄膜交替层叠，然后在适当的温度、压力作用下制成热塑性复合材料预浸料。

在上述各种浸渍工艺中，就目前的工艺状态看，没有一种是十分完善的，或者明显优于其他的浸渍工艺，由于不同的应用领域，要使用不同的材料，必须根据所用的材料选取合适的工艺。

辊压工艺：

辊压工艺是将浸渍后的碳纤维通过一系列的辊压设备，使树脂均匀分布在碳纤维之间，形成具有一定厚度和均匀性的预浸料。辊压工艺的参数包括辊压压力、辊压速度、辊压温度等，这些参数的选择需要根据碳纤维和树脂的性能、预浸料的厚度和均匀性要求等因素进行调整。

预浸料的辊压采用加热钢辊对压的方式，加热辊使用上海联净生产的电磁感应加热辊，能实现在工作状态下始终保持在0.005mm以内的机械精度和±1℃以内的温度精度，从而确保最终预浸料厚度的一致性良好。

五、成型工艺不断演进，热熔工艺崭露头角

随着材料性能的不断提升，预浸料的成型工艺也在持续创新与发展。在预测期内，热熔工艺凭借其独特的优势，预计将在预浸料成型工艺市场中占据最大份额。

热熔工艺采用的热塑性聚合物在受热时能够迅速熔融，冷却后又能快速固化。与传统的预浸料生产工艺相比，热熔工艺具有高效、快速的显著特点。这一技术在汽车工业中找到了广阔的应用舞台，特别是在制造内饰部件时，能够快速生产出内部面板、装饰件和声学部件等。热熔工艺的快速循环时间特性，对于那些需要快速响应生产需求的领域，如汽车行业和其他大规模生产型企业来说，具有极大的吸引力，能够有效提高生产效率，降低生产成本。

热塑性纤维预浸料市场正沿着材料领域不断进化的轨迹，稳健前行。随着科技的不断进步，对更高性能预浸料的需求将持续增长。其中，碳纤维与热塑性树脂相结合的预浸料，凭借其轻质高强、耐高温、耐磨等诸多优点，将成为未来市场的主流产品，也必将在更多领域展现出其独特的魅力与价值。相信在不久的将来，热塑性纤维预浸料将如同璀璨星辰，照亮材料世界的每一个角落，为人类社会的发展带来更多的惊喜与可能。

站在材料革命的潮头，热塑性纤维预浸料已握发展密钥。从航空航天到民生日常，其应用版图不断扩张。随着技术迭代加速，它正以破竹之势重塑产业格局，成为推动全球制造业升级的核心引擎。

来源：锂电百科一点号