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一文簡要了解碳纖維複合材料的特性、生產流程及加工方法
- 由 藍鯨騰飛 發表于 綜合
- 2021-05-08
碳纖維強化塑膠怎麼生產
碳纖維是以高質量聚丙烯腈(PAN)為原料經過特殊工藝加工而成,PAN基碳纖維束絲中擁有1000至48000根單絲,每根單絲直徑為5-7μm。碳纖維通常與樹脂一起固化形成複合材料。
與金屬(例如鋁)或其他纖維增強複合材料製造的零部件相比,碳纖維複合材料部件質量輕、強度大。獨特的效能加之可設計性,令碳纖維成為各種工藝和應用的理想選擇。
1、碳纖維的優異特性
1。1 主要力學效能:
①高強度
②高模量
③低密度
④低蠕變率
⑤吸振性良好
⑥耐疲勞
1。2 化學效能
①化學惰性
②無腐蝕性
③強耐酸、耐鹼以及耐有機溶劑性zui
1。3 熱學、電學效能
①低熱膨脹
②低導熱率
③低X光吸收率
④無磁性
⑤高導電率
2、碳纖維的生產流程
①碳纖維生產是高能耗的過程。由於加工都是準連續的過程,因此,每個產品批次的生產時間可能需要數週。
②生產從經過特別處理的高質量聚丙烯腈(PAN)原絲開始。
③然後,PAN原絲經過牽伸從而實現分子最佳化和結構取向。
④PAN原絲線上質量控制以確保過程的連續性和高效性。
⑤原絲接觸高溫空氣,變成預氧化聚丙烯腈纖維。
⑥將PAN預氧化纖維置於氮氣高溫爐中,逐步升高的溫度,碳化成碳纖維。碳纖維在1,000–1,500°C以上進行終碳化,令其獲得強度和剛性,並確保其它材料效能。
⑦高模量碳纖維型別還要在2,000–3,000 °C下完成石墨化。
⑧對碳纖維進行表面處理或氧化蝕刻,令表面具有活性。
⑨塗覆聚合物塗層(上漿),提高纖維加工性、含浸性以及結合性。
⑩將連續纖維纏繞到線軸之上。
此外,還可切斷形成短切碳纖維或經研磨形成研磨纖維。
3、碳纖維的加工方法
3。1 幹法加工
①預成型體
②織物
③炭繩
④多軸向織物/無屈曲織物(NCF)
⑤單向織物/經編織物
⑥特種紙
3。2 溼法加工/配合樹脂加工
①熱固性預浸料
②熱塑性帶
③纏繞
④RTM、VARTM以及SCRIMP
⑤其它樹脂注入工藝,譬如RIM與SRIM
拉擠成型