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碳纤维增强树脂基复合材料

2022-11-22 来源:高分子物理学公众号

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碳纤维具有良好的机械性能,既可作为结构材料承受负载,又可以作为功能材料发挥作用。碳纤维作为增强体具有良好的比强度和比刚度,被广泛用作复合材料的增强体。


P1碳纤维增强热固性树脂复合材料

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碳纤维增强热固性树脂比重小但是弹性模量高,可达2.3*10^4~5*10^5MPa,拉伸强度可达6.9*10^5~2.8*10^6MPa。其性能比较稳定,在高温或低温时性能不会受影响,反而随着温度升高强度会上升。达到2000度后性能才会逐渐下降。但是该类材料无法回收再利用

 

P2碳纤维增强热塑性树脂复合材料

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随着环境保护意识的增强,人们对可循环材料的关注度越来越高。碳纤维增强热固性复合材料由于不可回收循环利用,人们逐渐将注意力投向了碳纤维增强热塑性复合材料。其除具有大部分碳纤维增强热固性树脂的优良性能外,还具有周期短,可回收,韧性高,耐腐蚀、环境适应能力强等优点。


P3碳纤维增强PA-66复合材料

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尼龙-66是一种半结晶热塑性聚合物,在较高温度下也可保持良好的强度和刚性。并且可以回收利用。碳纤维增强尼龙-66复合材料具有质轻、高强度、可回收等优点,但是由于碳纤维表面具有惰性,使两相界面不易结合,需要对碳纤维表面进行处理以提高界面强度。现可通过对碳纤维表面进行热处理来改变碳纤维表面性质。热处理的温度不同对碳纤维-尼龙的界面具有一定影响。

热处理后的碳纤维在一定牵引力下进入浸渍模具,同时将料筒中实现干燥好并与抗氧剂混合的PA-66通过挤出机熔融和塑化进入浸渍模具内部。最后浸渍好的纤维带在作用力的牵引下被牵引出并被压成符合条件的碳纤维-尼龙66预浸带。


P4存在的问题

 碳纤维增强热固性材料已经被大量使用,但是由于其不可回收,造成了大量环境污染,各国正试图在一些应用领域用碳纤维热塑性复合材料来代替它。

碳纤维增强热塑性材料因为基体是热塑性聚合物,较热固性基体具有更强的韧性,所以具有更高的抗冲击强度。并且回收时可使热塑性树脂和碳纤维分离并利用。在某些国家已经实现大量生产。我国因为暂时缺少良好的界面处理办法改善碳纤维与热塑性树脂的界面,暂时未实现大规模生产。

 

 

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