碳纖維是以高質(zhì)量聚丙烯腈(PAN)為原料經(jīng)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復(fù)合材料。
與金屬(例如鋁)或其他纖維增強(qiáng)復(fù)合材料制造的零部件相比,碳纖維復(fù)合材料部件質(zhì)量輕、強(qiáng)度大。*特的性能加之可設(shè)計(jì)性,令碳纖維成為各種工藝和應(yīng)用的理想選擇。
1、碳纖維的優(yōu)異特性
1.1 主要力學(xué)性能:
高強(qiáng)度
高模量
低密度
低蠕變率
吸振性良好
耐疲勞
1.2 化學(xué)性能
化學(xué)惰性
無腐蝕性
強(qiáng)耐酸、耐堿以及耐**溶劑性
1.3 熱學(xué)、電學(xué)性能
低熱膨脹
低導(dǎo)熱率
低X光吸收率
無磁性
高導(dǎo)電率
2、碳纖維的生產(chǎn)流程
碳纖維生產(chǎn)是高能耗的過程。由于加工都是準(zhǔn)連續(xù)的過程,因此,每個(gè)產(chǎn)品批次的生產(chǎn)時(shí)間可能需要數(shù)周。
生產(chǎn)從經(jīng)過特別處理的高質(zhì)量聚丙烯腈(PAN)原絲開始。
然后,PAN原絲經(jīng)過牽伸從而實(shí)現(xiàn)分子優(yōu)化和結(jié)構(gòu)取向。
PAN原絲在線質(zhì)量控制以確保過程的連續(xù)性和高效性。
原絲接觸高溫空氣,變成預(yù)氧化聚丙烯腈纖維。
將PAN預(yù)氧化纖維置于氮?dú)飧邷貭t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(jìn)行較終碳化,令其獲得強(qiáng)度和剛性,并確保其它材料性能。
高模量碳纖維類型還要在2,000–3,000 °C下完成石墨化。
對(duì)碳纖維進(jìn)行表面處理或氧化蝕刻,令表面具有活性。
涂覆聚合物涂層(上漿),提高纖維加工性、含浸性以及結(jié)合性。
將連續(xù)纖維纏繞到線軸之上。
此外,還可切斷形成短切碳纖維或經(jīng)研磨形成研磨纖維。
3、碳纖維的加工方法
3.1 干法加工
預(yù)成型體
織物
炭繩
多軸向織物/無屈曲織物(NCF)
單向織物/經(jīng)編織物
特種紙
3.2 濕法加工/配合樹脂加工
熱固性預(yù)浸料
熱塑性帶
纏繞
RTM、VARTM以及SCRIMP
其它樹脂注入工藝,譬如RIM與SRIM
拉擠成型
詞條
詞條說明
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