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【技術干貨】一文簡要了解有關碳纖維及碳纖維增強塑料復合材料的幾個常見問題 zund G3 L-320
2022/01/15 08:53:07瀏覽22|回應0|推薦0

碳纖維增強塑料(Carbon fiber-reinforced plastic,CFRP)是一種真正的高科技材料。它憑借著能夠使金屬鋼和鋁相形見絀的優異特性,不斷開拓新的應用領域,并且在許多領域已經成為不可或缺的重要組成。

本文主要圍繞“什么是碳纖維?CFRP是如何生產的CFRP與GFRP有什么區別?”等問題,簡要介紹碳纖維及CFRP主要特點及應用。

什么是碳纖維?

碳纖維是一種工業生產的高性能纖維,經過精細加工後,它幾乎完全由碳元素組成。它們直徑很細,在顯微鏡下大約比人的頭發細八倍。

為了使其可用于各種應用領域,1000至數十萬根長絲組合成復絲紗(粗紗),并纏繞在卷軸上。

碳纖維是如何生產的?

碳纖維是高科技制造工藝的產物。它是從諸如聚丙烯腈(PAN)等原料產品開始,聚丙烯腈具有優異的耐化學品和耐溶劑性,在首道加工工藝步驟中,PAN會形成纖維,然後將纖維纏繞到線軸上——即所謂的“前驅體”。

隨後將PAN纖維進行熱處理加工,它們會先在 200-300 攝氏度下氧化,然後在 1200 至 1800 攝氏度下碳化。經過表面處理和上漿處理後,碳纖維被卷起并準備使用。

碳纖維有幾種類型?

在前驅體的生產過程中,後期碳纖維已經具備了所需的性能。碳纖維的主要區別在于以下性能:

  • 粗紗中單個纖維或長絲的數量

  • 細絲的直徑和形狀

  • 強度、模量以及伸長率

  • 表面特性也決定了纖維與復合材料中塑料基體協調性

根據最終應用,對碳纖維和CFRP制成的部件的要求也會發生變化。雖然模量對于某種應用特別重要,但保持拉伸強度下的模量可能是另一種應用的主要因素。

CFRP是什么意思?

CFRP是碳纖維增強塑料的縮寫。CFRP是一種由多種成分(基體材料以及嵌入基體中的增強碳纖維)組成的材料。合成樹脂通常會作為基體材料。根據所用碳纖維的類型、基體和制造工藝,固化後的復合材料具有不同的機械性能。

CFRP是如何生產的?

生產CFRP的方法多種多樣,根據應用的不同,它們在生產成本和性能范圍方面具有不同的優勢。在CFRP制造過程的開始階段,碳纖維可以是連續纖維,也可以被編織成碳纖維織物,甚至可以進行纏繞

對于CFRP常見的生產技術包括以下幾項:

  • 預浸料壓縮成型

  • 高壓釜技術

  • 長絲纏繞

  • RTM工藝(樹脂傳遞模塑)

  • 噴涂

  • 濕壓

  • 編織

  • 膠帶鋪設

  • 纖維鋪放

下方的示意圖說明了CFRP結構件的不同方法。

(參考來源:SGL Carbon)

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