碳纖維復(fù)合材料快速固化工藝

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　　目前碳(C)纖維復(fù)合材料的普及應(yīng)用處于黎明前的黑夜，諸多領(lǐng)域都開始大量測(cè)試（TestMeasure)碳纖維復(fù)合材料，各類實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)都在探索和積累當(dāng)中。碳纖維制造的成本問題是當(dāng)前阻礙工業(yè)化應(yīng)用的主要啊問題，其中制造成本占了制品的一半以上。其中主要原因是這種材料成型的時(shí)間長(zhǎng)、消耗的能量大、生產(chǎn)(Produce)的效率(efficiency)低、制造工藝輔料貴。低成本的快速成型固化工藝成為降低成本的關(guān)鍵因素。下面新材對(duì)這類技術(shù)的探索做一下介紹。
 
 
　　制作高品質(zhì)（Character)的碳纖維制品一般都是使用熱壓罐小批量制作，對(duì)于需要大批量生產(chǎn)(Produce)的項(xiàng)目(xiàng mù)難以實(shí)現(xiàn)。為了提升辦公效率(efficiency)（efficiency)降低（reduce)成本，行業(yè)內(nèi)專門開發(fā)除了適合工業(yè)批量生產(chǎn)的技術(shù)，如固化預(yù)浸料、注射成型、快速模壓成型。 123,123
 
　　快速固化成型是指樹脂體系可以在一定溫度（temperature)下快速反應(yīng)固化，一般固化時(shí)間<20 min，采用快速固化復(fù)合材料技術(shù)是汽車行業(yè)降低成本和提高效（指效能高的）率（efficiency)的共識(shí)，世界上大的幾家復(fù)合材料制造廠商都分別發(fā)展了各自的快速固化預(yù)浸料體系。碳纖維制品就是指以碳纖維預(yù)浸布為原材料，通過不同的加工方法，加工成為能夠滿足使用要求的材料制品。這些預(yù)浸料體系固化時(shí)間通常<20min，而室溫儲(chǔ)存期往往大于一個(gè)月.并且大部分體系都采用彈性固化制度(institution)，固化溫度一股在120-160℃之間.溫度越高固化速率越快，最快約2min可實(shí)現(xiàn)固化成型。
 
　　由于快速固化存在相應(yīng)的技術(shù)難度（difficulty).目前只有少數(shù)幾個(gè)大型復(fù)合材料相關(guān)(related)公司掌握(熟知并能運(yùn)用) 了快速固化預(yù)浸料技術(shù)。目前汽車廠商在使用快速固化制造復(fù)合材料制件時(shí).大多采用模壓工藝、高壓RTM工藝(HP-RTM)等工藝。GIM工藝是汽車復(fù)合材料零件快速成型開發(fā)的工藝。將纖維編織（to braid）物垂直放置于模具（稱號(hào)：工業(yè)之母）上，樹脂在真空下注射，兩端模具和模固化。該成型工藝的主要特性是產(chǎn)品(Product)固化時(shí)間短(5-15min)、注射壓力低(<1MPa)、可做夾芯結(jié)構(gòu)(芯材為閉孔泡沫)。目前GIM成型生產(chǎn)(Produce)線己經(jīng)在福特某車型的引擎(Engine)蓋得到應(yīng)用。

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　　復(fù)合材料(Material)的低成本快速成型除了要依靠快速固化的樹脂之外，連續(xù)化的快速成型設(shè)備也是其發(fā)展的關(guān)鍵（解釋:比喻事物的重要組成部分)。碳纖維生產(chǎn)具有許多優(yōu)良性能，碳纖維的軸向強(qiáng)度和模量高，密度低、比性能高，無蠕變，非氧化環(huán)境下耐超高溫，耐疲勞性好，比熱及導(dǎo)電性介于非金屬和金屬之間，熱膨脹系數(shù)小且具有各向異性，耐腐蝕性好，X射線透過性好。良好的導(dǎo)電導(dǎo)熱性能、電磁屏蔽性好等。碳纖維配件一種含碳量在95%以上的高強(qiáng)度、高模量纖維的新型纖維材料。它是由片狀石墨微晶等有機(jī)纖維沿纖維軸向方向堆砌而成，經(jīng)碳化及石墨化處理而得到的微晶石墨材料。在樹脂方面，聚氨酷、環(huán)氧等具備快速固化性項(xiàng)的樹脂是當(dāng)前的研究熱點(diǎn)，環(huán)氧樹脂適合于預(yù)浸料模壓及HP-RTM等多種工藝，聚氨基甲酸酯是前主要還是應(yīng)用于HP-RTM及GIM等工藝。除此之外，熱塑性樹脂預(yù)浸料模壓也是當(dāng)前研究的取點(diǎn)方向之一熱塑性樹脂具備成型速度快，可回收利用等特性，但需要解決的是纖維與樹脂的界面結(jié)合問理。 123456
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