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碳纤维增强塑料定义及加工方法

2016-12-19 行业知识
        碳纤维与热固性和热塑性塑料组成的复合材料可在工程技术上的应用。用碳纤维增强的热固性塑料应用在刚性和强度要求高而比重要求小的结构件中,而热塑性复合材料则利用碳纤维的低摩擦系数和耐磨损性,用在滚动、滑动、密封件上。
 
  用得最多的热固性树脂为环氧树脂,其次为聚酯。碳纤维与玻璃纤维相比,在增强效果上的优点主要是它的较大的刚性和耐腐蚀性。为了充分利用碳纤维的高温性能,可采用耐高温的合成树脂作为基体,如聚酰亚胺、聚芳环化合物等。为了更有效地提高碳纤维复合材料的耐高温性能,也可利用金属,陶瓷和碳作为复合材料的基体。
 
  碳纤维增强塑料的加工工艺与玻璃纤维增强塑料类似,但在具体操作中,诸如盘卷、缠绕、混料时需注意碳纤维是脆性的,它对剪切力很敏感。随着弹性模量的增加,这种敏感性也在增加。其断裂性能可与硅酸盐材料相类比,因此操作碳纤维时应与操作高强度玻璃纤维一样小心。为达到充分增强的效果,碳纤维的长度不应小于0.8毫米(临界长度),如果加工长纤维,则滚筒和导滚应该选用软的和柔韧的材料,并且导滚的直径要尽可能的大。
 
  碳纤维现已可以纱绽,带子,或织物的形式提供出一定的数量来用于预浸胶了,短纤维和长纤维一样可加以预浸胶处理,对于一定数目的纤维而言,螺旋纱要比长纤维束优越,它可以没有困难地制成任何厚度的预浸胶制品,生产单向预浸胶制品的另一加工方法(ERDE)是将短纤维先在甘油中软化,然后在开口模具中单向地排列进行热压,这与长纤维相比,其符合材料的强度要降低约20~40%,但弹性模量的变化很小。用于生产预浸胶制品的碳纤维,加工时有时不处理,有时则用粘胶促进剂处理,以提高层间剪切强度,采用断裂伸长率大的基体树脂,可减少基体脆性破裂的危险,这样便可得到性能良好的复合材料。
 
  同时,为使性能的变化减小,先推荐采用断裂伸长在5%左右,弯曲/抗张强度接近于1的合成树脂。由此可见,基体树脂的优异强度和刚性对于抵抗和弯曲强度良好的碳纤维增强塑料来说,并不是基本条件,事实上,已经知道,即使树脂的性能有所不同,由此而制得的复合材料的性能相差还是很小的。还应指出,和玻璃纤维加工时一样,基体树脂中不应加入溶剂,以减少生成孔隙的的危险,影响复合材料的性能。
 
  
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