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航空复合材料制备碳纤维(航空复合材料制造的主流技术)
发布日期:2024-05-30

制作碳纤维的原材料

含碳量在90%以上的高强度高模量纤维。耐高温居所有化纤之首。用腈纶和粘胶纤维做原料,经高温氧化碳化而成。是制造航天航空等高技术器材的优良材料。由碳元素组成的一种特种纤维。

碳纤维原料有聚丙烯纤维、黏胶丝和沥青纤维三种。聚丙烯基碳纤维性能好,碳化得率较高(50~60%),因此以聚丙烯制造的碳纤维约占总碳纤维产量的 95%。以黏胶丝为原料制碳纤维碳化得率只有20~30%,这种碳纤维碱金属含量低,特别适宜作烧蚀材料。

生产碳纤维的原料 增强材料:缠绕成型用的增强材料,主要是各种纤维纱:如无碱玻璃纤维纱,中碱玻璃纤维纱,碳纤维纱,高强玻璃纤维纱,芳纶纤维纱及表面毡等。树脂基体:树脂基体是指树脂和固化剂组成的胶液体系。

碳纤维的原材料是什么提取的?碳纤维主要是腈纶和粘胶纤维做原料,经高温氧化碳化而成。碳纤维由碳元素组成的一种特种纤维。具有耐高温、抗摩擦、导电、导热及耐腐蚀等特性 外形呈纤维状、柔软、可加工成各种织物,由于其石墨微晶结构沿纤维轴择优取向,因此沿纤维轴方向有很高的强度和模量。

碳纤维的制备方式

聚丙烯腈(PAN)系碳纤维之制造工程大致可分为聚丙烯腈纤维之制备;安定化工程(耐炎化);碳化工程;?表面处理与上浆工程;?石墨化工程等五个程序。3 沥青系碳纤维 原油经900℃以上之高温提炼后的残渣中,约含有95wt%之碳质,若以电解法去除其中之硫酸,再经水洗后可得纯度极佳之沥青(Pitch)。

制备高性能聚丙烯腈基碳纤维需采用高纯度、高强度和质量均匀的聚丙烯腈原丝,制备原丝用的共聚单体为衣康酸等。制备各向异性的高性能沥青基碳纤维需先将沥青预处理成中间相、预中间相(苯可溶各向异性沥青)和潜在中间相(喹啉可溶各向异性沥青)等。

碳纤维可分别用聚丙烯腈纤维、沥青纤维、粘胶丝或酚醛纤维经碳化制得。应用较普遍的碳纤维主要是聚丙烯腈碳纤维和沥青碳纤维。碳纤维的制造包括纤维纺丝、热稳定化(预氧化)、碳化、石墨化等4个过程。其间伴随的化学变化包括,脱氢、环化、预氧化、氧化及脱氧等。

缠绕成型将经过树脂胶液浸渍的连续纤维或布带按一定规律缠绕到芯模上,然后固化、脱模成为复合材料制品的工艺。碳纤维缠绕成型可充分发挥其高比强度、高比模量以及低密度的特点,制品结构单一,可用于制造圆柱体、球体及某些正曲率回转体或筒形碳纤维制品。

在模具山叠层,并覆上耐热薄膜,利用柔软的口袋向叠层施加压力,并在热压灌中固化。缠绕成型法。将碳纤维单丝缠绕在碳纤维轴上,特别适用于制作圆柱体和空心器皿。挤拉成型法。先将碳纤维完全浸润,通过挤拉除去树脂和空气,然后在炉子里固化成型。这种方法简单,适用于制备棒状、管状零件。

碳纤维复合材料成型方法及工艺

缠绕成型将经过树脂胶液浸渍的连续纤维或布带按一定规律缠绕到芯模上,然后固化、脱模成为复合材料制品的工艺。碳纤维缠绕成型可充分发挥其高比强度、高比模量以及低密度的特点,制品结构单一,可用于制造圆柱体、球体及某些正曲率回转体或筒形碳纤维制品。

拉拔成型 (拉挤成型)/这种连续工艺将浸渍树脂的碳纤维引入模具,通过加热固化,特别适用于如杆状和管状的定制形状产品。其高效生产,确保了结构的精确度。 长丝缠绕成型/两种缠绕策略——动态浸渍或预先浸渍——确保了树脂与纤维的紧密结合,无论是管状还是罐状制品,都能展现出卓越的性能。

碳纤维复合材料成型工艺主要有:手糊成型、模压成型、喷射成型、缠绕成型、拉挤成型、真空导入成型、RTM成型、热压罐成型等等。

模压法。这种方法是将早已预浸树脂的的碳纤维材料放入金属模具中,加压后使多余的胶液溢出来,然后高温固化成型,脱膜后成品就出来了,这种方法最适合用来制作汽车零件。手糊压层法。将浸过胶后的碳纤维片剪形叠层,或是以便铺层一边刷上树脂,再热压成型。

碳纤维复合材料的成型方法有很多,如拉拔成型,缠绕成型,树脂转移模塑成型(内含碳纤维三维预制件),片状模塑法(短切纤维),热压罐成型,手糊成型。