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 據報道，2019年3月4日，全球知名碳纖維復合材料廠商日本帝人公司在其官方網站上宣布，該公司研發出了日本首個兼具高耐熱性和高耐沖擊性的雙馬來酰亞胺樹脂（BMI）碳纖維預浸料。新型預浸料的問世預計將在航空航天發動機零部件中具有非常好的適用性。

一、材料研發背景

預浸料是樹脂基體在嚴格的控制條件下，通過浸漬纖維增強體制成的樹脂基體與增強體的組合物，是將原材料制造為成品復合材料的中間產物，廣泛應用于航空航天、汽車工業、大型基礎設施和體育運動休閑產品等領域。

常見的預浸料主要采用環氧樹脂和雙馬來酰亞胺樹脂（BMI），部分產品還會使用聚酰亞胺樹脂、酚醛樹脂和氰酸酯樹脂等。預浸料的力學性能是復合材料制品力學性能的基礎，由于不同應用領域所需的復合材料性能差異很大，因此需要根據應用環境的不同，不斷調整碳纖維與樹脂的組合和成形方法，同時還要開發用于特定需求的制造技術。輕質高強的環氧樹脂預浸料多用于航空航天領域的結構部件中，傳統的BMI預浸料具有優異的耐熱性和較小的線性熱膨脹系數，已經廣泛應用于航空航天發動機等需在高溫環境下工作的零部件中，以防止材料的降解或變形。不過，傳統的BMI預浸料存在以下兩方面問題：一是性能上，若改善BMI樹脂的耐熱性，往往會降低其抗沖擊性能，導致材料性脆，在受到強烈沖擊時發生碳纖維和樹脂層的剝離，造成復合材料的破裂；二是在成形工藝上，BMI具有較高的流動性，難以模塑。

因此，在這樣的需求背景下，開發一種兼具優異耐熱性和抗沖擊性、性能上更加平衡的BMI預浸料，最大限度的滿足在航空航天零部件對復合材料的要求，成為各大廠商關注的重點。

二、新型BMI預浸料解決難題

日本帝人公司開發的新產品，使得上述問題得到了妥善解決。這種新型BMI預浸料具有高達280℃的玻璃化轉變溫度（Tg），同時還兼具220Mpa或更高的沖擊后抗壓強度（CAI）。新型預浸料具有較小的線性熱膨脹系數，可在低溫和高溫下保持優異的尺寸穩定性。此外，與傳統的使用BMI的預浸料相比，帝人公司通過調節配方中樹脂的粘稠度，控制樹脂在模塑成型過程中流經模具預制件的速度，顯著改善了材料的可模塑性，同時成功的縮短固化成形時間。

BMI預浸料產品（日本帝人公司圖片）

帝人公司新型BMI預浸料產品的誕生，除了對自身長期積累的傳統樹脂配方技術進行優化之外，還吸納了來自北美地區Renegade材料公司的專利技術。Renegade材料公司是一家重點從事耐熱熱固性預浸料研發和生產的供應商，深得來自美國和歐洲的飛機、發動機制造商的信賴。該公司成立于1993年，總部設在美國俄亥俄州，起初只是一家樹脂制造商，后于2007年起推出了專用于航空航天領域的熱固性預浸料產品，創造了牌號為Renegade的同名系列化貨架產品。Renegade公司在高耐熱性樹脂方面具有很高造詣，擁有諸多專利技術。基于上述原因，2019年2月，帝人公司宣布對Renegade公司進行整體收購，這也在一定程度上助力新型BMI預浸料產品實現了過去從未達到的性能水平。

Renegade材料公司的高溫預浸料產品為軍用／商用發動機部件提供解決方案（Renegade公司圖片）

這款新型BMI預浸料產品，已經在2019年3月12日-14日舉辦的JEC復合材料展中進行了展出。

三、產品發展前景

作為未來先進飛機所需的重要配套產品和先進技術，預浸料產品受到了越來越廣泛的關注和發展。帝人公司作為碳纖維復合材料領域的全球領先企業之一，將受益于Renegade公司在耐熱熱固性預浸料方面提供的成熟專利技術和優秀解決方案的能力，進一步擴大其在航空航天復合材料領域的業務實力。目前，帝人公司已經開發出了適用于發動機零部件的預浸料技術，正致力于在航空航天領域的其他高溫零部件中將技術推廣應用。此外，帝人公司正通過發展中游到下游產品線及相應應用領域，有意進一步擴大產品市場，例如開發具有更高韌性和更高拉伸模量，同時還兼具成本效益的碳纖維以及熱塑性預浸料產品等。

雖然比不上日本東麗公司的財大氣粗、成果豐碩，但帝人公司在碳纖維復合材料領域依然具有全球領先的技術實力。展望未來，帝人公司計劃通過整合Renegade公司的成熟技術和業務銷售渠道，加強其作為航空航天領域先進復合材料解決方案供應商的優勢地位，擴大相關的應用開發和全球業務，力爭在2030年左右，實現該領域年銷售額突破9億美元。