熱塑性碳纖維在風電項目上的應用占比會大幅提升嗎？
目前國內碳纖維行業(yè)的發(fā)展遇到了瓶頸，低端碳纖維產能過剩，下游產業(yè)受此影響，普通碳纖維產品價格大幅下降，而中高端碳纖維因為技術難度較高無法大面積鋪開生產線，諸如航空航天等高端領域需求依然無法滿足。為了平衡供需兩端，有研究指出風電行業(yè)的穩(wěn)步崛起可以消耗一部分碳纖維產能，但是風電行業(yè)的實際情況如何？需要低端還是中高端碳纖維復合材料呢？
風機葉片中的碳纖維和樹脂基體介紹
風力發(fā)電機一般有風輪、發(fā)電機、調向器、塔架、限速安全機構和儲能裝置等構件組成，其中風輪就是由幾片很長的葉片組成，也正是本文討論的核心部分。風電葉片在結構組成上主要由芯材、基材、增強材料和表面涂料組成，生產一片葉片，原材料方面的成本能達到七成，其中主要包括增強纖維、基體樹脂、夾芯材料、結構膠、金屬和附件等。
目前市面上風機葉片的增強材料有玻璃纖維和碳纖維兩種，因為風機規(guī)模的提升，風電葉片的長度也隨著增加，對葉片整體的剛度要求越來越高。原先使用的玻璃纖維增強體的性能逐漸到達瓶頸，這個時候碳纖維的機械性能優(yōu)勢開始顯現(xiàn)，也正是這種發(fā)展趨勢，讓碳纖維及復合材料在風電行業(yè)嶄露頭角，加上其本身輕量化的優(yōu)勢，有將玻璃纖維取而代之的可能。
據《復合材料在大型風電葉片上的應用與發(fā)展》的研究表明，碳纖維的模量比玻纖高出3-8倍，比重則約低30%，因此能夠同時滿足葉片大型化和輕量化的需求。根據預測，碳纖維在陸風和海風主梁材料中的滲透率將逐步提高，采用碳纖維主梁的大型風電葉片具有很大的必要性。
風電葉片中的基體樹脂部分，多以環(huán)氧樹脂、不飽和聚酯樹脂等為主，其中環(huán)氧樹脂是目前熱固性碳纖維復合材料的主要成分，因其制備難度較低，成型后的物理形態(tài)較為穩(wěn)固，綜合性能較為優(yōu)秀，因此成為了現(xiàn)階段碳纖維產業(yè)的核心部分。而隨著對各項樹脂的研究發(fā)現(xiàn)，熱塑性樹脂與碳纖維的契合度同樣很高，同時更利于回收再利用，是未來發(fā)展的一個重要方向。
風電葉片中，熱塑性碳纖維是否可取代熱固性碳纖維？
熱塑性樹脂中包含的種類很多，如聚醚醚酮、聚芳醚酮、聚醚酮酮、聚苯硫醚、聚酰胺、聚醚砜等，這些樹脂與碳纖維融合后形成的熱塑性碳纖維復合材料的性能存在較大的區(qū)別，因此想要取代熱固性碳纖維，大范圍應用于風電行業(yè)，還需要更多的推論和實驗。在此之前，不妨先來了解熱固性和熱塑性碳纖維的性能優(yōu)缺點。
1、熱固性碳纖維：
A、固化過程： 熱固性碳纖維在制造過程中經歷固化過程，其一旦固化，它們就無法重新成型，不利于二次加工和回收。
B、強度和剛度： 熱固性碳纖維的強度和剛度比部分熱塑性碳纖維更好，另外耐高溫性、耐磨性也各有優(yōu)劣。
C、脆性： 與熱塑性碳纖維相比，熱固性碳纖維可能更脆，實際使用中更容易損壞。
2、熱塑性碳纖維：
A、可回收性： 熱塑性碳纖維的顯著優(yōu)點之一是可回收性，支持多次熔化和重塑，而不會過多的損失自身機械性能。
B、加工時間： 與熱固性碳纖維相比，熱塑性碳纖維的加工時間通常較短，并可以智能化加工。
C、抗沖擊性： 與熱固性碳纖維相比，熱塑性碳纖維提供的抗沖擊性更好。
3、實際應用對比：
A、成本： 熱塑性碳纖維在加工方面更具有優(yōu)勢，技術成熟加工成本更低，但原材料成本過高是一個問題。
B、技術成熟度： 熱塑性碳纖維的技術和制造工藝可能不如熱固性碳纖維成熟，前者的發(fā)展時間短于后者，但潛力更大。
熱塑性碳纖維在風電項目上的應用占比會大幅提升嗎？
熱塑性碳纖維目前在風電項目上的應用比例很小，未來并不確定是否會大幅應用。因為目前熱固性碳纖維復合材料提供的輕量化、高強度、高剛度等優(yōu)勢，已經可以滿足當下的使用需求，即便是低端碳纖維部分，也可以提供較好的性能支持，這也是為什么在平衡碳纖維產業(yè)供需時，會將低端碳纖維引入風電行業(yè)的原因之一。
但是風電行業(yè)是在發(fā)展的，碳纖維產業(yè)也是在發(fā)展的，正如原先的玻璃纖維性能達到瓶頸一樣，未來熱固性碳纖維在風電行業(yè)的應用也可能出現(xiàn)瓶頸，可能會尋求更快的加工成型工藝，性能更全面的碳纖維復合材料，對環(huán)境污染更小的樹脂基體等，這正是熱塑性碳纖維擅長的領域，這也是為什么國內外很多企業(yè)和機構致力于研究熱塑性碳纖維的根本原因。
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