日本東麗杜邦和美國(guó)Kubota Research Associates公司日前開(kāi)發(fā)出一種由含浸熱可塑性樹(shù)脂的對(duì)位芳酰胺纖維和添加近紅外線吸收劑的無(wú)紡布層疊而成的新型長(zhǎng)纖維強(qiáng)化復(fù)合材料“RUBA- C”，并在2005年9月24日～28日于日本幕張Messe會(huì)展中心舉辦的“2005年國(guó)際橡塑料展（IPF 2005）”上進(jìn)行了展示（圖1）。該材料不需像CFRP（碳纖維強(qiáng)化塑料）那樣需要較為大型的加熱爐，而且成型時(shí)間也短，因此兩公司準(zhǔn)備向頂板等汽車(chē)外板領(lǐng)域推廣。計(jì)劃2005年內(nèi)供應(yīng)樣品。
含浸在對(duì)位芳酰胺纖維“凱夫拉”布料中的熱可塑性樹(shù)脂包括聚酰亞胺、聚丙烯、尼龍和聚氯乙烯等多種樹(shù)脂。將多層含浸有樹(shù)脂的面料層疊起來(lái)，每層之間夾入在聚丙烯中混有碳類(lèi)近紅外線吸收劑的無(wú)紡布，通過(guò)照射紅外光束（800nm～2000nm），使之加熱熔解，即可制成復(fù)合材料。一次照射可硬化 4層。如果層數(shù)更多的話，需要照射多次。
該材料還可真空成形。采用與真空成形相同的方法，先將聚酯膠片制成一個(gè)簡(jiǎn)易形狀，然后抽成真空后進(jìn)行加壓，再通過(guò)照射近紅外線，即可按照它的形狀進(jìn)行硬化。近紅外線照射設(shè)備可以設(shè)計(jì)成只對(duì)所需部分進(jìn)行掃描，就像是復(fù)印機(jī)掃描一樣。
該公司首先瞄準(zhǔn)的是將該材料應(yīng)用于汽車(chē)外板。作為長(zhǎng)纖維強(qiáng)化復(fù)合材料，CFRP已經(jīng)作為航空航天領(lǐng)域的結(jié)構(gòu)材料得以普及。使用時(shí)需要將環(huán)氧樹(shù)脂等熱硬化樹(shù)脂用作基質(zhì)樹(shù)脂（matrix resin），利用大型加熱爐加熱10個(gè)小時(shí)以上，使樹(shù)脂發(fā)生硬化。因此生產(chǎn)周期長(zhǎng)，無(wú)法用于汽車(chē)等量產(chǎn)品領(lǐng)域。還有一個(gè)問(wèn)題就是在加熱爐中會(huì)發(fā)生熱老化現(xiàn)象。此次開(kāi)發(fā)的新型復(fù)合材料由于使用了熱可塑性樹(shù)脂，因此假如是1mm×3mm的汽車(chē)頂板材料，只需數(shù)十分鐘即可制成。而且不需使用大型加熱爐，只要利用小型近紅外線照射設(shè)備掃描，即可硬化，因此設(shè)備投資也低。
另外，纖維和樹(shù)脂均比CFRP具備更好的韌性和耐沖擊性，受到?jīng)_擊時(shí)不會(huì)產(chǎn)生碎片到處飛的現(xiàn)象。不過(guò)，在抗拉強(qiáng)度等強(qiáng)度特性方面，CFRP要好一些。預(yù)計(jì)單獨(dú)可用于頂板材料等強(qiáng)度相對(duì)可以低一些的用途領(lǐng)域。對(duì)于門(mén)等要求強(qiáng)度相對(duì)較高的結(jié)構(gòu)材料來(lái)說(shuō)，可以考慮與CFRP配合使用。
另外，CFRP方面目前也在加緊探討進(jìn)行高速成形的方法，今后，圍繞著以鋼板為常用材料的汽車(chē)外板，預(yù)計(jì)將會(huì)提出使用各種長(zhǎng)纖維強(qiáng)化復(fù)合材料的方案。
