為什么采用熱塑性復(fù)合材料（TPCs）的速度比預(yù)期的要慢贮竟，誰最有能力加速它的使用？
雖然許多人一直在討論并倡導(dǎo)熱塑性復(fù)合材料（TPCs）作為下一個材料技術(shù)突破较剃，TPC具有高容量咕别、輕量化的技術(shù)優(yōu)勢，其應(yīng)用也已經(jīng)超過十年了写穴，但市場滲透率尚未達(dá)到之前的預(yù)期惰拱。為什么TPCs的采用速度慢于預(yù)期，誰最有可能加速它的使用？
朗盛用于輕量化汽車工程的Tepex 連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑復(fù)合材料
到2022年偿短，TPC全球市場預(yù)計將增長到近420億美元欣孤，包括塞拉尼斯（Celanese）、巴斯夫（BASF）昔逗、索爾維（Solvay）降传、朗盛（Lanxess）、帝斯曼（DSM）勾怒、普立萬（PolyOne）和RTP在內(nèi)的領(lǐng)先材料市場參與者婆排，將為廣泛的市場應(yīng)用提供大量樹脂選擇和產(chǎn)品形式。
TPC材料的好處清單
TPC材料的好處清單當(dāng)然非常引人注目笔链。熱塑性復(fù)合材料可在熔融狀態(tài)下可成為無定形狀的制品段只，并可再加熱熔融而制成另一種形狀的制品，還可重復(fù)多次再生使用而其物理機(jī)械性能不發(fā)生顯著的變化鉴扫。另外赞枕，它可一次性制成形狀十分復(fù)雜而尺寸十分精密的制品，生產(chǎn)周期僅需數(shù)分鐘坪创。由于熱塑性塑料經(jīng)過增強(qiáng)后炕婶，性能大為提高，有些機(jī)械性能已跨進(jìn)了金屬強(qiáng)度的范圍误堡，從而大大擴(kuò)展了復(fù)合材料的使用范圍古话，可以代替金屬和木材。
對飛行器而言锁施，它們能帶來數(shù)倍于其競爭對手熱固性塑料的出眾的抗沖擊性陪踩，具有防火、低煙悉抵、無毒的特性肩狂，耐受大多數(shù)航空流體，以及制造前在材料倉庫中的無限儲存期姥饰。由于可熔融加工傻谁，它們能采用熱成型，之后也可在新應(yīng)用中再成型列粪。它們可采用熔接制造具有高度完整性的連接口审磁，避免因采用緊固件而增加重量又耗費成本。在其使用期結(jié)束時岂座，它們還可回收态蒂。其生產(chǎn)工藝通常都比較快，一般無需采用熱壓罐固化费什。生產(chǎn)過程中的揮發(fā)性有機(jī)物排放也根本不成問題钾恢。還可以采用纖維自動鋪放設(shè)備及其他自動化設(shè)備。這類復(fù)合材料適用于高度集成結(jié)構(gòu)，這一特點加上其重量輕的特質(zhì)瘩蚪，使之在最小化結(jié)構(gòu)件數(shù)量方面與熱固性材料一樣富有價值泉懦。
汽車行業(yè)非常重視生產(chǎn)周期，比起領(lǐng)先的商業(yè)飛機(jī)制造商每月力爭生產(chǎn)10到12 架飛機(jī)疹瘦，這個行業(yè)每天都要生產(chǎn)成百上千的汽車崩哩。的確，熱塑性復(fù)合材料可以在僅僅幾分鐘的生產(chǎn)周期內(nèi)加工完成拱礁，僅是熱固性塑料部件所需固化時間的一小部分琢锋。與在航空領(lǐng)域中一樣，這種材料的減重能力非常關(guān)鍵呢灶，尤其是在電動及混合動力汽車上吴超。對于汽車制造商來說，另一個巨大的好處是鸯乃，熱塑性塑料能幫助他們迎合生命周期結(jié)束后的回收指標(biāo)鲸阻，現(xiàn)在國內(nèi)國際的監(jiān)管部門都已強(qiáng)制執(zhí)行。
原料和中間成本的比較是復(fù)雜的缨睡，考慮到大宗商品TP樹脂（例如聚酰胺鸟悴、聚丙烯）和更高性能的工程基質(zhì)（聚芳酮，如PEEK奖年、PEKK和PAEK）之間的巨大價格差異细诸，以及TPC中間供應(yīng)鏈的不同成熟度階段。因此陋守，TPC的一些更明確的成本優(yōu)勢涉及重新設(shè)計以前金屬部件的選項震贵，從而簡化制造或裝配的后續(xù)步驟。
那么水评，是什么阻礙了它們停滯不前呢猩系？從最高層次看，增加使用熱塑性塑料的主要障礙包括一套不那么廣泛接受的設(shè)計數(shù)據(jù)中燥，以及對材料性能和整體技術(shù)的熟悉程度寇甸，遠(yuǎn)不及其表兄弟熱固性產(chǎn)品。在一些高性能的TPC應(yīng)用程序中疗涉，我們還沒有完全穩(wěn)定和足夠一致的原材料來維持公差拿霉，并且與熱固性塑料所見的空隙含量百分比相匹配。熱塑性塑料通常需要160-300℃的熔體溫度和高壓來浸漬增強(qiáng)纖維或注塑模具部件咱扣。所需的復(fù)雜且通常昂貴的工具和機(jī)器與用于傳統(tǒng)熱固性復(fù)合材料成型的非常不同绽淘。
推動TPC應(yīng)用的兩種途徑
我們認(rèn)為，在過去的20年里偏窝，對技術(shù)開發(fā)的投資一直偏向于熱固性材料收恢。但是現(xiàn)在，由于航空結(jié)構(gòu)和汽車市場都在尋找熱塑性塑料以減少循環(huán)時間祭往，并從高壓釜中生產(chǎn)出更容易回收的復(fù)合材料伦意，人們正在重新評估這一問題。我們假設(shè)硼补，仍處于起步階段的TPC行業(yè)可以在兩個不同的行業(yè)部門的幫助下克服這些障礙驮肉，實現(xiàn)其預(yù)測潛力，以兩種截然不同的方式來解決這個問題已骇。
鋼骨架熱塑性復(fù)合材料管
方法1：TPCs為復(fù)合材料帶來工業(yè)規(guī)模离钝。第一個領(lǐng)域是由大型工業(yè)化學(xué)解決方案提供商所主導(dǎo)，那些具有熱塑性能力的企業(yè)褪储，通常在規(guī)模上至少比他們在熱固性復(fù)合材料領(lǐng)域的同行要至少高出一個數(shù)量級卵渴。我們看到這些化學(xué)巨頭，他們有著深厚的樹脂和聚合物的專業(yè)知識鲤竹，加上熱塑性材料行業(yè)的成熟度浪读，它們有著良好的地位和推動力，從而促進(jìn)TPC行業(yè)的轉(zhuǎn)型辛藻。
對于像塞拉尼斯Celanese和索爾維Solvay這樣的大型企業(yè)來說碘橘，復(fù)合材料的吸引力在于提高利潤率，并利用大批量應(yīng)用的機(jī)會吱肌，比如作為汽車中的金屬替代品痘拆。新的復(fù)合材料和應(yīng)用的開發(fā)也為進(jìn)一步區(qū)分他們的產(chǎn)品提供了空間。
我們預(yù)計在這種情況下氮墨，看到的熱塑性塑料轉(zhuǎn)換方法將包括：通過整合大規(guī)模制造技術(shù)將目標(biāo)產(chǎn)品成本降低纺蛆；通過在內(nèi)部實現(xiàn)復(fù)合材料和復(fù)合材料生產(chǎn)來進(jìn)一步鞏固供應(yīng)鏈；并利用現(xiàn)有的與原始設(shè)備制造商的強(qiáng)大關(guān)系勇边。也會出現(xiàn)重大的并購活動犹撒。在最近的交易中，我們已經(jīng)看到了這種趨勢的證據(jù)：索爾維收購了Cytec粒褒，擴(kuò)大了其產(chǎn)品組合识颊，并提升了其在航空和汽車市場的活動能力。Celanese還在2017年收購Omni Plastics和Nilit Plastics奕坟，為該產(chǎn)品組合增加了額外的復(fù)合能力和材料技術(shù)祥款。
方法二：用TPCs擴(kuò)展復(fù)合材料的覆蓋范圍。熱固性復(fù)合材料成型行業(yè)的結(jié)構(gòu)比工業(yè)TPCs的結(jié)構(gòu)更為分散月杉，與TPC行業(yè)整體相比刃跛，其規(guī)模較小，一體化程度也較低苛萎。隨著輕量化技術(shù)變得更加成熟桨昙，預(yù)計將繼續(xù)以令人印象深刻的增長率(5年CAGR估計為6-7%)检号，這些應(yīng)用的利潤率也更高，而這些應(yīng)用的規(guī)模仍然小于熱塑性塑料蛙酪。
市場上熱塑性塑料和熱固性塑料市場的區(qū)別在于齐苛，后者對纖維增強(qiáng)有更多的經(jīng)驗，并使用更復(fù)雜的多組分樹脂體系桂塞。
對于熱固性復(fù)合材料的供應(yīng)商來說凹蜂，將其擴(kuò)展到TPCs是增加產(chǎn)量的機(jī)會，也有可能進(jìn)入熱固性復(fù)合材料不太完善的市場阁危，因為它們的循環(huán)周期太慢玛痊，成本過高或可回收性是先決條件。比如狂打，帝人（Teijin）和TenCate擂煞。這兩家公司都擁有強(qiáng)大的紡織能力，它們無疑加快了TPC的發(fā)展步伐趴乡，并在最近的行動中展示了我們之前提到的TPC方法的關(guān)鍵方面颈娜。
TenCate的熱塑性產(chǎn)品的范圍現(xiàn)在幾乎反映了其熱固性產(chǎn)品的范圍：UD帶和預(yù)浸料、增強(qiáng)層壓板和大體積模塑化合物浙宜，可提供一系列主要性能更高的熱塑性基質(zhì)官辽。這是中小型系列材料性能的重點，例如航空航天前沿粟瞬、地板同仆、支架和蓋板等，我們期望從這種方法中看到裙品。TenCate還正式確定了其行業(yè)和研究合作俗批，通過合作伙伴加強(qiáng)內(nèi)部競爭力和發(fā)展，例如熱塑性復(fù)合材料研究中心（TPRC）的一級成員和其他歐洲財團(tuán)和集群市怎，如熱塑性可負(fù)擔(dān)一級飛機(jī)結(jié)構(gòu)（TAPAS）和歐洲熱塑性汽車復(fù)合材料協(xié)會（eTAC）岁忘。
帝人（Teijin）公司開發(fā)了用自己的碳纖維加固的TPC材料，并為低于60秒的汽車零部件提供高速加工技術(shù)区匠。它還增加了零件生產(chǎn)能力和專業(yè)知識干像，收購了模塑商Continental Structural Plastics，并在歐洲推出了再生碳纖維增強(qiáng)熱塑性材料驰弄。
最終麻汰，我們預(yù)測這兩種方法的各個方面將在接下來的五年時間里顯現(xiàn)出來，對整個價值鏈的深入理解是這一復(fù)雜掛毯成功的關(guān)鍵戚篙。最大的熱塑性塑料玩家被放置的很好五鲫，而且顯然非常熱衷于部署他們的發(fā)展和財務(wù)火力。最近的熱塑性汽車項目岔擂，如賓利Bentayga和奧迪Q7 SUV的底盤引擎護(hù)罩位喂、燃料箱和中心隧道的封面浪耘，均由LANXESS Tepex TPCs品牌生產(chǎn)。這些都是熱塑性技術(shù)領(lǐng)導(dǎo)者參與真正的工業(yè)規(guī)模復(fù)合材料應(yīng)用的例子塑崖，這些應(yīng)用很難與熱固性復(fù)合材料相匹配点待。因此，我們看到化學(xué)材料巨頭最有可能實現(xiàn)最大規(guī)模的應(yīng)用弃舒。
復(fù)合材料制造專家專注于高性能的TP材料，并采用下游的收購策略状原，以促進(jìn)其知識與技術(shù)的快速應(yīng)用聋呢，尤其適合于在諸如航空航天或醫(yī)療等更多利基應(yīng)用中的發(fā)展。我們也期待在此看到并購活動颠区，因為這些技術(shù)領(lǐng)先企業(yè)是主要熱塑性塑料制造商削锰，他們希望將熱固性和熱塑性復(fù)合材料專業(yè)知識整合到其運(yùn)營中來，這是具有吸引力的目標(biāo)毕莱。
有種趨勢也開始慢慢呈現(xiàn)出來器贩，就是在材料間競爭日益激烈化時，熱塑性復(fù)合材料越來越多地被應(yīng)用在新產(chǎn)品上朋截，這種趨勢將直接影響熱塑性復(fù)合材料的行業(yè)動態(tài)蛹稍。（文章來源于網(wǎng)絡(luò)）
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