碳纖維是當前大飛機、衛星等航空航天,氫能、光伏、風能等新能源領域不可或缺的關鍵戰略材料。前幾期,我們分別從碳纖維是什么、碳纖維能應用在哪以及碳纖維的干噴濕紡工藝給大家做了介紹,今天我們就來了解下碳纖維預浸料。
說碳纖維預浸料前,先解釋一下什么是預浸料?預浸料是指將基體材料浸漬在強化纖維中制成的復合材料的中間體。基體材料有很多種,如樹脂、金屬、橡膠、陶瓷等,而強化纖維也有不少,如碳纖維、玻璃纖維、芳綸纖維等。
碳纖維預浸料就是碳纖維充分浸潤了樹脂基體后,經過涂膜、熱壓、冷卻、覆膜、卷取等工藝加工而成的碳纖維復合材料,又名碳纖維預浸布。
碳纖維預浸料的分類方式其實是按照碳纖維絲的方向來決定的,分為單向預浸料和織物預浸料,具體可以看下面的2張示意圖。
A、單向預浸料(UD):
B、織物預浸料:織物預浸料是根據碳纖維絲的編織方式不同而進行的細致劃分。
a、平紋:鋪覆性能差;纖維彎曲率高。
b、緞紋:鋪覆性能好;纖維彎曲率低。
c、斜紋:鋪覆性能中等;纖維彎曲率中等。
碳纖維絲本身具有的性能優勢是密度小、強度高、耐性好等,而制備成碳纖維預浸料后融合了樹脂的一些特點,綜合起來看性能上雖然有所下降,但是整體穩定性更好,碳纖維預浸料的具體優勢如下:
A、力學性能好;
B、產品缺陷少;
C、精確控制纖維體積含量;
D、性能和加工特性一致性好;
碳纖維預浸料在制作碳纖維制品,如板、管、輥時,會經歷一個特殊的加工過程,那就是鋪層,就是將一層層的碳纖維預浸料按照合適的角度和厚度進行鋪疊,再壓實。這一步驟對碳纖維制品成型后的性能起到重要的奠基作用,如果這個步驟沒有做好,那碳纖維預浸料本身攜帶的所有特性將會嚴重降低,基本失去了碳纖維材料應用的價值。
碳纖維預浸料作為一種先進復合材料,具有模量高、剛度高、強度高、耐腐蝕、可設計性、質量輕等各項突出的性能,廣泛應用在高科技領域的各個方面。
其中航空領域如波音787、空客380、C919大飛機,航天領域從火星探索者、國際空間站到天宮嫦娥,工業領域如風電葉片、汽車、磁懸浮列車、高鐵等等,均離不開先進復合材料的支撐。