第 29 集：John McQuilliam，Prodrive Composites

使用 ProDrive 的 P2T 工艺生产的第三部件示例。 连续波 照片|斯科特·弗朗西斯

在这一集中的 CWTalks 中，CW 高级编辑 Scott Francis 采访了 Prodrive Composites（英国米尔顿凯恩斯）的首席工程师 John McQuilliam，他是高级轻质复合材料的设计者和制造商，其应用范围广泛，包括汽车、赛车运动、航空航天、船舶、国防和其他专业部门。

约翰是来自英国的一级方程式赛车设计师，曾与众多赛车运动公司合作。他于 2017 年加入 Prodrive，担任复合材料部门的首席工程师。约翰讨论了该公司的初级到三级 (P2T) 工艺，该公司称该工艺简化了回收并赋予复合材料实现三个或更多使用寿命的潜力。

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剧集摘录

连续波： 嗨，约翰，欢迎来到复合材料播客 CW 讲座。早在 3 月份，我相信是这样，我访问了 Prodrive Composites，并看到了您的 P2T 流程的一点点，它代表初级到三级。

JM： 那就对了。第一阶段是主要部件的制造，这是我们目前所做的大部分工作。因此，无论出于何种原因，这些部件都需要原生纤维、特种树脂或特定类型的热固性树脂。所以它们就是我所说的传统复合部件……它们是我们不会特别改变设计或制造的部件，但我们肯定会改变它们以使其更容易回收。

连续波： 好的。而那些通常是性能更高的部分？

JM： 是的。所以它们会被制成热固性材料……我们要做的只是改变它们的设计，让制造零件的废料和最终使用寿命结束的零件可以回收利用，这样我们就可以重新使用所含的碳纤维在那些部分内。所以热塑性塑料进入第二阶段......初始阶段可以是热固性或热塑性塑料，但重要的是它允许我们回收纤维。因此，为了从主要部分回收纤维，正如所提到的，我们当然会将设计材料更改为更容易从中回收纤维的材料，所以我们真正谈论的是增加对非卷曲织物的使用，更多单向材料，生产废料和纤维回收过程中的成分将更好地生产更长的优质纤维。

连续波： 您能否描述一下该主要部件的回收过程，然后描述生成的次要部件的特征是什么？

JM： 是的。因此，初级部件的回收或回收过程是一个焚烧类型的过程。因此，废弃的预浸料 - 边角料预浸料 - 或报废部件进入熔炉，所有树脂都被烧掉，留下碳纤维。而这些碳纤维经过一系列的工序，变成了厚度一致、方向随机的无纺布垫，最终可以制成准同位素斑块。

连续波： 这是 ELG [ELG 碳纤维] 为您做的过程吗？他们在处理热解吗？

JM： 是的，ELG 做了那部分。因此，我们将我们的废料和一些组成部分发送给他们，然后他们将其重新转化为一种前体，即我们用来制造次级零件的一种零件。

连续波： 你能告诉我一些关于这些次要部分的信息以及它们的特点吗？

JM： 因此，次要部件，增强件主要由再生碳纤维制成，如果某些区域需要，也会单独使用原始纤维。但大部分增强材料是再生纤维。然后我们介绍一种反应性热塑性塑料。所以，这是一种液体树脂，我们可以说，注入增强材料。然后是固化类型的过程，我们得到一个成品组件，它的过程是在相对较低的温度和大气压下完成的，我们通过这种方式制造了一个好的组件。

连续波： 实现 P2T 的部分原因是这种树脂系统，您将其描述为“反应性热塑性树脂”。你能向我们的听众解释一下你的意思吗？

JM： 因此，反应性热塑性塑料在某些方面与热固性树脂非常相似。因此，我们在制作组件之前立即将其混合。有两种或三种液体成分进入混合物。每一个都是液体。当它们与时间和一点温度结合时，它们实际上聚合成真正的热塑性塑料。并且它的热塑性特性允许后续回收。它是一种反应性热塑性塑料而不是传统热塑性塑料的优势在于，我们在围绕增强纤维的同时有效地制造了一种热塑性塑料，因为它的粘度非常低，因此可以用普通的传统方法成型，我们应该说，热固型工艺。它不需要高温和高压，无论是将熔融热塑性塑料注入纤维预制件中，还是在热塑性塑料和纤维已经结合的情况下取出热塑性预浸料，然后在高温和高压下重新安装它们，通常在金属模具中。因此，我们避免了在熔点以上加工热塑性塑料所需的模具的复杂性和成本，并避免了由于熔融热塑性塑料的高粘度以及模腔内增强材料的变形和移动而导致的困难。

连续波： 我猜这会转化为成本节省、时间节省，并且基本上对生产来说意义重大......

JM： 你明白了，是的。因此，生产方法类似于我们在传统热固性行业所做的工作，但模具成本远低于加工传统热塑性塑料所需的成本。这对我们的大多数客户来说是一个很大的优势。您不想对热塑性塑料模具或仅用于热塑性塑料的模具进行前期投资。

连续波： 那么您是否认为这是实现更多大批量生产的推动因素？

JM： 当然，我们相信它是提高产量的推动因素。循环时间可以比传统的热固性更短，因为它不需要上升到加工温度、停留然后再次冷却，然后才能转动模具。因此，与我们传统的烤箱或高压釜固化组件相比，我们看到了使用此工艺的速率优势。

连续波： 当然，令人兴奋的事情之一是，您可以从那里再次回收这个次要部件。那么，这种材料生命周期中的第三部分有何特点？

JM： 所以我想说次要部分，是一种真正的热塑性塑料，可以改造成其他形状，通常会被切成小块，然后放入加热模具之间的空腔中并压成新的形状。因此，将有可能将所有多余的二次零件，所有二次零件的生产废料，并将它们改造成另一种纤维增强塑料部件或纤维增强聚合物部件。

连续波： 从那里开始，这些第三部分不一定是该材料之路的尽头，即使在那个......

JM： 这是正确的......所以我们认为这些第三部分，因为它们是热塑性的，可以被改造，几乎无限次。将它们切割成成型调色板的过程，我们应该说成型件，确实对纤维有磨损率……所以一些机械性能会下降，但其他机械性能，如刚度、热膨胀率和变形温度会保持得很好。所以你仍然会得到一个高质量的纤维增强部件——没有连续纤维部件的原始强度，甚至不是一个相对较长的纤维部件——但肯定仍然有刚度、热膨胀和变形温度方面的优势，这使得它非常值得再次重新处理第三部分。