摘要：民机主要受力结构件使用的热塑树脂，是指高温、高性能PAEK、PEEK和PEKK。它们是一组半结晶和非晶态热塑树脂。是由芳香基-苯环（由六个碳原子和六个氢原子组成，呈平面六边形）和不同数量的醚键、酮键，按固定顺序组成的。
目前，代替金属制造民机受力结构件的复合材料，按强度性能排序：
冠军：聚醚酮酮（PEKK）复合材料；
亚军：聚醚醚酮（PEEK）复合材料；
季军：聚芳醚酮( PAEK ) 复合材料。
以上三种复材中基材树脂（matrix）均属热塑性树脂。
下面图中展示常见树脂性能、价格：
民机使用的热塑树脂
民机主要受力结构件使用的热塑树脂，是指高温、高性能PAEK、PEEK和PEKK。它们是一组半结晶和非晶态热塑树脂。是由芳香基-苯环（由六个碳原子和六个氢原子组成，呈平面六边形）和不同数量的醚键、酮键，按固定顺序组成的。
结晶区提供刚度、强度、降低吸湿性和蠕变。非结晶区提供韧性和好的损伤容限。
结晶度对材料最终性能如，韧性、刚度、耐溶剂性等，都起着重要作用。
PAEK、PEEK上市较早，应用、研究较多。PEKK上市较晚，不同厂家生产的KEKK大不相同。特别是2011才年上市的法国阿科玛（Arkema）的Kepstan®PEKK，可调节Tg和Tm,更加受到工业部门青睐。
PEEK与PEKK的差别
边框中塑料颗粒是Kepstan®PEKK
分子结构中PEKK有一个酮键代替PEEK中的一个醚键。酮键比醚键灵活；多一个酮键，就多一个碳原子。因此酮键比醚键更坚硬。上述差别造成两者性能的差异。
Tg: PEEK 143 vs. PEKK 160 °C ;Tp: PEEK 385 vs. PEKK 375 °C ;Tm： PEEK 334 vs. PEKK 306-400 °CPEKK的抗压强度远高于PEEK（可制造机翼翼肋，32层，176mm）;PEKK的结晶速度慢。容易控制结晶度；特别是Kepstan®PEKK的T/I可调节，以适应不同的加工方法和不同的用户需求。碳纤维增强热塑树脂复合材料现状
上表中复材碳纤维是用赫氏的AS7，被东丽收购
目前供应民机热塑复材仅4家:东丽、索尔维、帝人和赫氏。
2018年3月，东丽用9.3亿欧元收购了TenCate的热塑复材。当时碳纤维是用赫氏的AS7。收购后改用自己的T700碳纤维。仅改碳纤维，东丽用了近两年时间，经过美国国家先进材料中心NACMP(National Center for Advanced Material Performonce)和国家航空研究院NIAR ( National Institute Aviation Research)认证并加入公共数据库。材料的牌号中基材树脂仍旧用Cetex®。
2020.8.24赫氏宣布推出其最新的HexAM®3D打印材料HexPEKK®EM，这是一种导电、高性能、基于PEKK的热塑性碳纤维复合增材制造材料。
2024年3月推出阿科玛的Kepstan®PEKK基材树脂和Hexcel HexTow®AS7和IM7碳纤维的热塑胶带。同时还展示出机身蒙皮与长桁焊接的演示件。
多功能机身演示件-MFFD
多功能机身演示件(MFFD - Multi Functional Fuselage Demonstrator)是由空客联合欧洲38家科研院校、企业，于2015年7月开始研发，于2024年3月完成的项目。
演示件是模拟A320机身段设计的。直径4米、长度8米、一个登机门、6个窗框。所有零件全部用热塑复合材料制造。零件连接全部用焊接，无一个铆钉。
演示件还包括客舱地板下的导管、电缆安装;客舱上部天花板和行李箱支架的连接。
补充说明：此MFFD蒙皮、长桁、框现用，东丽低熔点聚芳醚酮复合材料。最初选用PEKK复材，制造中才改用PAEK复材。
总结
蒙皮厚度：2.2-2.8mm；比铝合金机身轻1吨；比热固机身轻20%；比铝合金机身成本节约10%；能满足每月制造70-100架飞机的速率。关注的问题
根据网上报道，空客下一代单通道、窄体飞机（相当现在的A320、B737、C919），机翼仍然用环氧热固复材，但与此前所有制造复材机翼，使用不同的工艺—不用热压罐固化。机身零件使用热塑复材、连接用焊接。
为何都使用T700量级的碳纤维？碳纤维是否需要上浆、用什么浆料？注：本文是编者参加“中国复合材料工业40周年庆典”发言的部分内容。
杨超凡 2024.12.3
来源：二哈爱科学
