美日两国开发成功芳族聚酰胺纤维复合材料

    本东丽杜邦和美国Kubota Research Associates公司日前开发出一种由含浸热可塑性树脂的对位芳酰胺纤维和添加近红外线吸收剂的无纺布层叠而成的新型长纤维强化复合材料“RUBA-C”，并在日本幕张Messe会展中心举办的“2005年国际橡塑料展（IPF 2005）”上进行了展示。该材料不需像CFRP（碳纤维强化塑料）那样需要较为大型的加热炉，而且成型时间也短，因此两公司准备向顶板等汽车外板领域推广。计划2005年内供应样品。
    含浸在对位芳酰胺纤维“凯夫拉”布料中的热可塑性树脂包括聚酰亚胺、聚丙烯、尼龙和聚氯乙烯等多种树脂。将多层含浸有树脂的面料层叠起来，每层之间夹入在聚丙烯中混有碳类近红外线吸收剂的无纺布，通过照射红外光束（800～2 000 nm），使之加热熔解，即可制成复合材料。一次照射可硬化4层。如果层数更多的话，需要照射多次。
    该材料还可真空成形。采用与真空成形相同的方法，先将聚酯胶片制成一个简易形状，然后抽成真空后进行加压，再通过照射近红外线，即可按照它的形状进行硬化。近红外线照射设备可以设计成只对所需部分进行扫描，就像是复印机扫描一样。
    该公司先瞄准的是将该材料应用于汽车外板。作为长纤维强化复合材料，CFRP已经作为航空航天领域的结构材料得以普及。使用时需要将环氧树脂等热硬化树脂用作基质树脂（matrix resin），利用大型加热炉加热10个小时以上，使树脂发生硬化。因此生产周期长，无法用于汽车等量产品领域。还有一个问题就是在加热炉中会发生热老化现象。此次开发的新型复合材料由于使用了热可塑性树脂，因此假如是1×3mm的汽车顶板材料，只需数十分钟即可制成。而且不需使用大型加热炉，只要利用小型近红外线照射设备扫描，即可硬化，因此设备投资也低。
    另外，纤维和树脂均比CFRP具备更好的韧性和耐冲击性，受到冲击时不会产生碎片到处飞的现象。不过，在抗拉强度等强度特性方面，CFRP要好一些。预计单独可用于顶板材料等强度相对可以低一些的用途领域。对于门等要求强度相对较高的结构材料来说，可以考虑与CFRP配合使用。 另外，CFRP方面目前也在加紧探讨进行高速成形的方法，今后，围绕着以钢板为常用材料的汽车外板，预计将会提出使用各种长纤维强化复合材料的方案。