展望國際復合材料行業發展,復合材料發展中普遍存在的問題包括:價格、可靠性和回收利用問題。
1、價格問題
由于復合材料原材料成本高,工藝較復雜,工期長,連續生產受制約,因而大幅度降價困難較大,這是成為限制復合材料發展的國際性問題。
2、可靠性問題
由于復合材料的使用歷史短,工藝上實踐積累少,且影響復合材料可靠性因素多,包括設計、原材料、工藝參數控制、制品可靠性預測與評價等。因而其可靠性遠遠不及目前成熟的傳統材料。
3、材料回收再生問題
由于21世紀將明顯出現資源短缺的危機,環境問題也日益嚴重;復合材料廢料與廢品中,有機—無機—金屬不易分離,熱固性基體不溶不熔。將廢料與廢品粉碎作填料是目前可以想見的僅有出路,但存在經濟上是否劃算的問題。
對復合材料所存在問題的對策
在國際上,對復合材料發展目前所存在問題有如下對策:
(1)以絕對優勢占領某些特定產品市場,使其它材料無法與之競爭,如中、高檔體育用品。隨著社會老齡化的進展和生活質量的提高,對休閑類的體育用品的需求量將會與日俱增。例如碳纖維釣魚竿,它在碳纖維制品中已經占有較大的份額。但是,復合材料要有大的發展,必須進入汽車、電子、建筑、紡織、化工、船舶等產量大的領域。同時要開發利用復合材料技術對現有建筑與結構物(高層建筑、隧道、涵洞、水壩、橋梁、古建筑、甚至木質漁船等)的修補、加固和改造,形成新的產業部門。
(2)發揮可整體成型的優勢,利用異形織物,制造凈成型產品。
(3)研究廉價原材料,包括天然材料、工業副產品、礦渣、廢棄物等。制造中、低檔性能的復合材料,作為需求量大的代用材料(如代木、代鋼鐵),同時研究發展高效、簡便的工藝方法及連續生產的工藝設備,降低生產成本。
(4)大力研究發展功能復合材料和機敏、智能復合材料。這類復合材料產量小,產值高,能充分利用復合材料的可設計性和復合效應,發揮復合材料獨特的特性。
(5)加強對實用可靠性的研究。發展簡便有效的檢測評價方法,充分利用電子計算機和圖象顯示技術模擬實際使用材料可靠性保證的程度,發展動態實時監測。
(6)探索新的復合材料,如原位合成(原位生長)復合材料、納米復合材料、微細觀態復合材料等。來解決宏觀復合材料中存在的界面薄弱環節,提高增韌效果。
(7)加強優化設計研究,形成設計專家系統,充分發揮復合效應。
(8)發展熱塑性復合材料。連續纖維增強PP(聚丙烯)、PA(聚酰胺)、PC(聚碳酸酯)、PEEK(聚醚醚酮)、PES、PPS(聚苯硫醚)等復合材料具有與增強熱固性基體相同的良好綜合力學性能,同時在材料韌性、耐蝕、耐磨、耐溫方面有明顯優勢。工藝上具有良好二次或多次成型和易于回收的特性,因此具有好的發展前景。
(9)研究熱塑性高聚物基復合材料、高分子基原位復合材料、顆粒增強金屬基復合材料的回收、再加工工藝、再生利用的復合材料的性能退化率及改進措施。