三菱化学开发注塑成型工艺用超高强度碳纤维复合材料

近日，根据Monoist网站发布的*新消息显示，三菱化学先进材料公司（Mitsubishi Chemical Advanced Materials Inc.，MCAM）成功开发出一种能以0.3mm厚度注射成型的超高强度碳纤维增强复合材料。2024年1月31日-2月2日在日本东京国际会展中心举办的“新功能材料展览会上”，三菱化学先进材料公司展示并推出了这种注塑成型工艺用超高强度碳纤维增强复合材料“KyronMAX”。

KyronMAX碳纤维复合材料可以用于无人机和消防员的LED手灯零部件，其特性使其能够取代铝和镁等金属材料，这是传统树脂材料难以做到的。通过采用特殊的复合技术，它比传统的注塑塑料具有更高的强度和刚性。

KyronMAX碳纤维复合材料的特性

MCAM公司KyronMAX系列产品是一种具有极高强度的碳纤维增强塑料。它是由短碳纤维混合到热塑性树脂中制成的CFRP材料。与热固性CFRP（预浸料）或SMC（片状模塑料）不同，它是用于注射成型的颗粒材料，因此很容易批量生产形状复杂的成型产品。

KyronMAX 采用特殊的复合技术和碳纤维加工技术，使其比传统的注塑塑料具有更高强度、更高刚度。作为一项创新技术，它实现了注塑用塑料材料的*高强度水平，*大拉伸强度为383 MPa。具体来说，其拉伸强度比通用玻璃纤维增强树脂高70%以上，比通用碳纤维增强树脂高30%以上。

下表中对比了不同树脂基复合材料的拉伸强度。浅灰色样品表示添加了30%玻璃纤维时的拉伸强度，深灰色表示添加30%碳纤维时的拉伸强度，红色表示KyronMAX中添加30%碳纤维时的拉伸强度。KyronMAX 通过碳纤维与基体树脂之间极高的粘合力实现了比传统碳纤维增强复合树脂更高的机械性能。

KyronMAX作为一种高强度、高刚性的碳纤维树脂基复合材料，具有可与铝、镁等金属材料相媲美的优异机械性能，KyronMAX在保持高性能的同时，其比重比铝低约40%，比镁低约30%，这对减轻零件的重量做出了很大贡献。因此可通过替代金属来实现轻量化，并有望在传统树脂材料难以替代金属的领域得到广泛应用。

KyronMAX 使用的增强材料为短碳纤维，这是与长纤维增强颗粒 (LFT) 不同的技术。由于它使用了短纤维，因此各向异性较小，成型品不易翘曲或扭曲，使其成为易处理的材料。另外，在材料含有长纤维的情况下，成型品的熔接线的强度可能会显着降低，并且可能无法实现原本的高机械性能。KyronMAX 使用短纤维，因此熔接线处的强度损失相对较小，并且比其他短纤维增强塑料表现出更好的机械强度。

KyronMAX 是一种以随机方向排列的短碳纤维增强树脂复合材料。由于它使用了短碳纤维，因此可以渗透到缝隙中。此外，它可以应用于极其复杂的形状和厚度在2mm以下的结构件，这是使用长碳纤维增强树脂难以实现的。根据公司的经验，使用该款材料也有以0.3mm的厚度注塑成型的成功案例。此外，通过使用特殊的粘合剂来提高基础树脂和碳纤维之间的粘合力，能够注射成型具有高韧性和高强度的零件。

目前，KyronMAX碳纤维复合材料主要应用领域包括体育休闲用品（自行车零件、钓鱼器材、射箭零件、高尔夫零件等）、无人机、汽车、家电、工业机器人、医疗器械等零部件。截至目前，这种材料已被用于无人机零件、消防员用 LED 手灯和摩托车消声器。目前，正在推荐通过KyronMAX材料的注射成型来作为铝模具零件的替代品。