碳纖維(wéi)複合材料的主體(tǐ)性能是(shì)高的比強度(強度/密(mì)度)和比模量(模量(liàng)/密度(dù)),可以用來製造輕而強(qiáng)、薄而剛的結構件,如無人機、醫療床板、體(tǐ)育器材等。隨著科學的進步和技術(shù)的發展以及市場的需求,要求碳纖維複合材料具備(bèi)更(gèng)多的功能特性,如耐磨性、電(diàn)磁屏蔽性、耐熱性(xìng)等。
(圖示:碳纖維材料)
為了適應各種領域的需求,碳纖維複合材料主要有碳纖維增強熱固性樹脂(zhī)複(fù)合材料(liào)(CFRTS)、熱塑(sù)性樹脂複合材料(CFRTP)、碳纖維增(zēng)強碳基複合材料(C/C)、碳纖維(wéi)增強金屬基複合材料(CFRM)、碳纖維增強陶瓷基(jī)複合材料(CFRC)和(hé)碳(tàn)纖維增強橡膠複合材料(CFRR)等,在www.91複材的產品(pǐn)應用中,用的比較多的是碳纖維增強樹脂基(jī)複合材料,今天主要為大家來做個簡單的敘述。
碳纖維(wéi)增強樹脂基(jī)複合材料所用基體樹脂主要分為(wéi)兩大類,一(yī)類是熱固性樹脂(TS),另一類是熱塑性樹(shù)脂(TP)。熱固性樹脂由反應(yīng)性低分子量預聚體或者帶有活性基團高分子量聚合物組成;成型過程中,在固化劑或熱作用下進行交聯、縮聚,形成不溶不熔(róng)的交聯體(tǐ)型結構。其中,具有代表性(xìng)的熱固性樹脂是環氧樹脂,活性(xìng)環氧基與固化劑作用生成固態體型結構。
熱塑性樹脂由線型高分子量聚合物組成,在一定條(tiáo)件下溶解和熔融,隻發(fā)生物理變化,如通用(yòng)熱塑性樹脂聚乙烯、尼龍(lóng)等。當加熱溫度超過玻璃化溫度Tg時,開始軟化(huà)、熔融,利用這一特(tè)性進行深加工;高性能(néng)熱塑性樹脂如聚醚醚酮(PEEK),耐熱性好,成型工藝比較難,價格昂貴,一般用於航空航天與高端醫療。
熱固性樹脂主要有環氧樹脂、聚酰(xiān)亞胺樹脂(PI)、雙(shuāng)馬(mǎ)來聚酰亞胺樹脂(BMI)、酚醛(quán)樹脂以及不飽和聚酯等(děng)。其中,環氧樹脂牌號多,用途廣,是當前ACM所用基體樹脂的(de)主體。環氧樹脂是一(yī)種具有環氧集(jí)團(tuán)的(de)低聚物,與固化劑作用是,可形成三(sān)維網(wǎng)絡狀結構的固體。它(tā)之所(suǒ)以能夠得到廣泛應用因其(qí)兼備很多優勢。
環氧樹脂在化(huà)學結構方麵具(jù)有活性環氧基、羥基和(hé)醚基等,具(jù)有強的粘接力,可將增強(qiáng)纖維牢(láo)固(gù)地粘接為一體,使其成為承載外力的整體;在碳纖維環氧樹脂(zhī)基複合材料固(gù)化的過程中可以生成(chéng)三維網狀結構(gòu),交聯密度(dù)高,固化收縮率小(一(yī)般(bān)小於2%)。
具有較高(gāo)的強度、模量和較大的伸長,有利於提高(gāo)ACM的力學(xué)性能;耐熱抗(kàng)寒,可在-50~180℃的溫度範(fàn)圍內使用,熱膨(péng)脹係(xì)數小,近乎為“0”;成型工藝(yì)好,技術(shù)成熟,並且耐酸堿鹽等腐(fǔ)蝕。熱固性碳纖維(wéi)複(fù)合材料的缺點是耐(nài)候性、韌性差,產品一旦出現裂縫,幾乎很難修複,重複利(lì)用率低。
為了使熱固性樹脂與熱塑(sù)性樹脂(zhī)在性(xìng)能上互補(bǔ),www.91複材(cái)建議采用以熱固性樹脂為主,熱塑性樹脂為(wéi)輔的混合樹脂基體製造韌性預浸料。一直(zhí)以來,囿於製造(zào)技術和應用成本,熱塑性碳纖維複合材料主要用在航空航天領域,僅(jǐn)有少(shǎo)數幾種(zhǒng)熱塑性碳纖維複合材料在(zài)汽車製造領域有所應用。
可以說,熱(rè)塑性碳纖(xiān)維複合材料並(bìng)未得到真正的、深入的、大範圍的應用,熱塑(sù)性碳纖(xiān)維(wéi)複合材料要想同(tóng)熱固(gù)性碳纖維複合材料那(nà)樣在軌道車(chē)輛、工業製造、智能機械以及醫療(liáo)設備中取得廣泛的應用,還需要相當長的時間。