高性能碳纖維因其輕質(zhì)高強、耐腐蝕等優(yōu)異性能,在航空航天、汽車、體育設備等領域得到廣泛應用。然而,其成型與加工方法對產(chǎn)品的性能和成本具有重要影響。本文將對八種最常見的高性能碳纖維的成型與加工方法進行盤點。
一、預浸料制備
預浸料是將高性能碳纖維與樹脂等基體材料進行復合制備而成的中間品。通過預浸料制備,可以控制碳纖維在基體中的分散性,提高產(chǎn)品的性能和穩(wěn)定性。預浸料制備方法包括干法、濕法和熔融法等。其中,干法因為其生產(chǎn)效率高、纖維損傷小等優(yōu)點,被廣泛應用于高性能碳纖維的制備中。
二、熱壓罐成型
熱壓罐成型是一種將預浸料放入金屬模具中,通過加熱加壓的方式進行固化成型的工藝方法。該方法可以獲得纖維取向度高、性能穩(wěn)定的產(chǎn)品,但設備成本高、生產(chǎn)周期長,不適合大規(guī)模生產(chǎn)。
三、RTM成型
RTM(樹脂傳遞模塑)成型是一種將樹脂注入閉合的模具中,通過加熱加壓的方式使樹脂浸漬纖維并固化的工藝方法。RTM成型具有生產(chǎn)效率高、纖維損傷小等優(yōu)點,但模具成本高,適用于小批量生產(chǎn)。
四、纏繞成型
纏繞成型是一種將碳纖維按一定方向纏繞在芯軸上,通過加熱加壓的方式進行固化的工藝方法。該方法可以獲得纖維取向度高、強度高的產(chǎn)品,但設備成本高、生產(chǎn)周期長,不適合大規(guī)模生產(chǎn)。
五、拉擠成型
拉擠成型是一種將碳纖維放入樹脂中,通過牽引和擠壓的方式使纖維和樹脂混合,并經(jīng)過固化脫模得到型材的工藝方法。該方法可以獲得連續(xù)的型材,具有生產(chǎn)效率高、纖維損傷小等優(yōu)點,但適用于特定形狀的產(chǎn)品。
六、編織成型
編織成型是一種將碳纖維按一定方向編織成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),通過樹脂浸漬和固化得到復合材料的工藝方法。該方法可以獲得纖維取向度高、性能穩(wěn)定的產(chǎn)品,但編織過程中纖維容易打折或交叉,影響產(chǎn)品質(zhì)量。
七、熱塑性成型
熱塑性成型是一種將短切碳纖維與熱塑性樹脂混合后加熱熔融,通過模具澆注和冷卻得到復合材料的工藝方法。該方法可以獲得具有優(yōu)良性能和可回收性的產(chǎn)品,但生產(chǎn)過程中需要嚴格控制溫度和壓力。
八、三維立體編織成型
三維立體編織成型是一種利用先進的編織技術(shù)將碳纖維按一定方向編織成復雜的三維結(jié)構(gòu),再通過樹脂浸漬和固化得到復合材料的工藝方法。該方法可以獲得具有優(yōu)良性能和復雜形狀的產(chǎn)品,但編織技術(shù)難度大,生產(chǎn)成本高。
綜上所述,高性能碳纖維的成型與加工方法對產(chǎn)品的性能和成本具有重要影響。不同的成型與加工方法具有各自的特點和適用范圍,應根據(jù)產(chǎn)品的具體需求選擇合適的工藝方法。同時,還需要不斷優(yōu)化和完善現(xiàn)有的成型與加工方法,以進一步促進高性能碳纖維的應用和發(fā)展。