碳纤维是啥料,碳纤维是怎么生产的原材料是什么

首页 > 经验 > 作者:YD1662022-11-09 07:10:39

大家常说的「碳纤维」实际上「碳纤维增强复合材料」的简称。「碳纤维增强复合材料」的英文全称为「Carbon Fiber Reinforced Polymer」,简称CFRP。

碳纤维增强复合材料的成型工艺主要分为三步:成型、固化、脱模。

前期的准备工作包括: 模具准备、胶液配制、碳纤维织物的准备

我们讲「碳纤维」很贵,其实指的是以「碳纤维增强复合材料」原材料所加工出来的零部件的价格很贵。而贵,则是因为「材料成本」「工艺成本」比较高。

「碳纤维增强复合材料」就是「碳纤维」材料按一定的方向排布,并使用粘合聚合材料所形成的材料。粘合聚合物通常是热固性树脂,例如环氧树脂, 有时也会使用其它热固性或热塑性聚合物,例如聚酯,乙烯基酯或尼龙。除碳纤维外,复合材料还可含有芳族聚酰胺,超高分子量聚乙烯,铝或玻璃纤维。最终「碳纤维增强复合材料」产品的性质也可受到引入结合基质的添加剂类型的影响。

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碳纤维织物的不同排布方式

碳纤维增强复合材料的最基本构成单元是碳丝(Carbon Fiber Filament),碳丝的基本原材料是预聚物(Prepolymer)聚丙烯腈(PAN),人造丝或石油沥青。然后通过化学和机械方法是碳丝成为碳纤维织物,用于碳纤维制件。

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碳丝示意图

碳纤维增加复合材料制品主要因工艺不同而不同,碳纤维增强复合材料成型方法有很多种:

手糊成型法:

分为干法(预浸料铺叠)湿法(纤维织物和树脂胶交替使用)。手糊成型也用于制备预浸料毛坯,以用于模压等二次成型工艺中。这种方法是将碳纤维布片层压成在模具上形成最终产品的方法。通过选择织物纤维的排列和编织以优化所得材料的强度和刚度性质。然后用环氧树脂填充模具并加热或空气固化。这种制造方法常用于非受力性零件,比如引擎盖。

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手糊成型示意图

真空成型法:

针对铺叠而成的预浸料,需要通过一定工艺施加压力使其紧贴模具,在一定温度和压力下固化成型。真空袋法利用真空泵将成型袋内抽成真空,使袋与模具之间的负压形成压力,使复合材料紧贴模具。在真空袋法的基础上,后来又衍生出了真空袋-热压罐的成型方法。相比只使用真空袋的方法,热压罐可以提供更高的压力,并且对制件进行加热固化(代替了自然固化的过程),这样的制件结构更加紧实,表面质量更好,能够有效的消除气泡(气泡会很大影响制件的强度)整体质量更高。实际上,真空袋法的过程,跟手机贴膜有异曲同工之妙,消除气泡都是一大主要任务。

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