熱塑性基體材料與上述的熱固性基體材料不同。熱塑性基體材料的成型是通過熱塑性樹脂的熔融、流動、冷卻、固化的物理狀態的變化而實現的，而物理狀態的變化是可逆的。因此，熱塑性基體材料可以反復使用。熱塑性材料有很多種（50種以上），如常見的有機玻璃（PMMA）、尼龍、塑料薄膜（Vinyl）等都是熱塑性材料。早的熱塑性復合材料是1956年在美國（Fiberfil 公司）以玻璃纖維/尼龍復合材料的研制而問世的。自此以后，以玻璃纖維、碳纖維等為增強體的各種熱塑性復合材料相繼問世。熱塑性基體材料的特點是耐沖擊、斷裂韌性高。但是，大多數的熱塑性基體材料屬低強度、低剛度、耐熱性差。因此，大多數的熱塑性復合材料是短纖維增強方式的，多應用于運輸車輛（列車、汽車等）、土木建筑、船舶、海洋構造物、電器產品等。不同于上述的熱固性基體材料，熱塑性復合材料在高性能復合材料中仍占小部分。（如圖2.2 所示）
      
　　圖2.2 部分熱塑性樹脂基體的性能參數
　　在此，僅簡單地介紹一下聚醚醚酮樹脂（Polymer ether ketone，縮寫PEEK），以及聚醚胺樹脂（Polyether imide，縮寫PEI）這兩種熱塑性基體材料（表2）。
      
　　表2 部分熱塑性高分子基體材料的物理性質
　　聚醚醚酮樹脂是為了彌補熱固性基體材料環氧樹脂的脆性而研制的熱塑性基體材料。聚醚醚酮樹脂是乙醚、酮及芳香族組成的結晶高分子聚合物。其熔點在300℃以上，剛度和強度與環氧樹脂相近，但沖擊韌性和斷裂韌性比環氧樹脂要高的多。例如，碳纖維/環氧樹脂的層間Ⅰ型斷裂韌性值一般為100～150 J/m-2，而碳纖維/聚醚醚酮樹脂的層間Ⅰ型斷裂韌性值一般為1500J/m-2。即斷裂韌性高達10 倍。此外，在受低速沖擊性后，碳纖維/聚醚醚酮樹脂也比碳纖維/環氧樹脂顯示更高的殘余壓縮強度。因為低速沖擊性后的殘余壓縮強度是飛機結構設計的一項參數，因此近年來，發展高性能熱塑性復合材料已引起各國研究人員和公司的關注。但是，聚醚醚酮樹脂的成型溫度和壓力要求比環氧樹脂要高，因此產品成型過程要復雜些，成本也高些。
      
　　圖2.3 碳纖維織物增強聚醚醚酮樹脂復合材料層壓板
　　聚醚亞胺樹脂是以乙醚和亞胺組成的非結晶型聚合物，是在聚酰亞胺樹脂的基礎上改進的熱塑性亞胺樹脂。聚醚亞胺樹脂的玻璃化遷移溫度較高，耐高溫、韌性好、不易燃燒，因此，常被用來作為宇宙航空結構及軍事裝備等高性能熱塑性復合材料。
　　與熱固性基體材料相比，雖然熱塑性基體材料在高性能連續纖維增強復合材料中的應用不多見,但自從1980年以后，碳纖維/聚醚酮樹脂（Polyether ether ketone，縮寫PEEK）以及碳纖維/聚醚亞胺樹脂（Polyether imide，縮寫PEI）等連續纖維增強熱塑性基復合材料的開發成功以來，高韌性的熱塑性基體材料的開發已成為復合材料基體材料研究的一個重點。此外，熱塑性基體材料加溫后可再加工成形的性能對智能材料的開發、材料損傷后的加溫修補的研究也很有吸引力。
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