采用这3种原纤维制造炭纤维的流程都包括:稳定化处理(在200~400℃空气,或用耐燃试剂等化学处理),碳化(400~1400℃,氮气)和石墨化(1800℃以上,氩气气氛下)。为了提高炭纤维与复合材料基质的粘接性能需进行表面处理、上浆、干燥等工序。另一种制造碳纤维的方法是气相生长法。将甲烷与氢的混合气体在催化剂的存在下,于1000℃高温下反应,可制得不连续的短切碳纤维,最大长度可达50cm。其结构不同于聚丙烯腈基或沥青基碳纤维,易石墨化,力学性能良好,导电性高,易形成层间化合物。(见气相生长炭纤维)分类及命名现在碳纤维的主要产品有聚丙烯腈基,沥青基及黏胶基3大类,每一类产品又因原纤维种类、工艺及**终碳纤维性能等不同,又分成许多品种。“碳纤维”一词实际上是多种碳纤维的总称,因此分类及命名就十分重要。碳纤维填料由于碳纤维丝的表面呈凹凸状,比表面积百倍于其他填料。耐热碳纤维填料图片
碳元素具有同素异构现象,常见的有无定形碳、石墨和金刚石。由于分子结构不同,性能差异很大。前者几乎没有强度;后者则具有很高的强度和硬度。石墨的分子结构是层状的六方晶体结构,呈现各向异性:平行于层面方向的强度和弹性模量高,而垂直于层面方向的强度和弹性模量则较低。碳纤维就是一种由许多石墨晶体组成的多晶纤维。尽管这些晶体在纤维内的排列是不规则的,但为获得**度和高模量的碳纤维,希望纤维中石墨层面的方向平行于纤维轴线方向。通常,把石墨晶体层面和纤维轴线的交角叫取向角。长宁区国产碳纤维填料现代碳纤维工业化的路线是前驱纤维炭化工艺法,所用3种原料纤维的组成。
六方底面上的原子以强大的共价键结合,所以碳纤维比玻璃纤维具有更高的强度,更高的弹性模量;其抗拉强度比玻璃纤维略高,而弹性模量则是玻璃纤维的4-6倍。玻璃纤维在300℃以上时的强度会逐步下降,碳纤维在达到2000℃以上的高温下强度和弹性模量基本上保持不变;在-180℃以下的低温下也不变脆。碳纤维比强度和比模量是一切耐热纤维中比较高的。所以,碳纤维是比较理想的增强材料,可用来增强塑料,碳、金属和陶瓷等碳纤维通常和环氧树脂、酚醛树脂、聚四氟乙烯等组成复合材料。它们不仅保持了玻璃钢的许多优点,而且许多性能优于玻璃钢。
主要优点强度/刚度的轻微增长这直接使零件强度更大、刚性更强。提升热稳定性碳纤维的热膨胀系数低,有助于减少打印过程中的翘曲。此外,这还有助于防止打印零件在高温环境下变形的情况。更高的打印零件精度机械稳定性和热稳定性均得到提高,这意味着,采用碳纤维填充的零件相比未填充的零件来说,尺寸精度更高。连续碳纤维是采用热塑性涂层的长碳纤维束。然后,使用CFR过程将这些纤维束铺设到热塑性FFF 零件中。在此过程中,通过加热的喷嘴挤出材料,将热塑性涂层热熔合到零件上。在3D打印零件的每一层中,纤维可以按照各种2D方向放置。其互相结合后,整体综合寿命完全可以达到10年以上。
RTM技术在国际上有较快的发展,不断派生出新的成型方法。其中真空辅助树脂传递模塑(VARTM)和西曼复合材料公司树脂浸渍模塑法(SCRIMP)是目前用得较多的较典型的派生技术。该两项成型技术利用真空辅助加压浸渍,使纤维增强材浸渍速度快、面积广、更均匀,产品质量更趋稳定并提高。真空辅助成型工艺(VARI Vacuum Assisted Resin Infusion)是一种新型的低成本的复合材料大型制件的成型技术,它是在真空状态下排除纤维增强体中的气体,利用树脂的流动、渗透,实现对纤维及其织物的浸渍,并在室温下进行固化,形成纤维增强材料的工艺方法。对于大尺寸、大厚度的复合材料制件,VARI是一种十分有效的成型方法在全球已有数百座大小各异的污水处理厂采用BAF技术处理污水。雨花台区进口碳纤维填料
使填料内部可以同时发生硝化、反硝化反应。耐热碳纤维填料图片
碳纤材料主要分为两个大类:碳纤维布、碳纤维制品碳纤维布指的是将碳纤维纱通过编织、缠绕等方式制成的一种类似于布匹外型的原材料。目前,业界使用**多的碳纤维布是碳纤维预浸布。碳纤维预浸布指的是将环氧树脂涂抹、附着在碳纤维布上,这样只需对碳纤维预浸布进行压模、卷制等加工,就可以得到碳纤维制品。碳纤维制品主要有管材和板材两种。通过各种工艺加工,可以得到不同材质,不同特性的碳纤维制品,以及不同形状的管材、板材及异型材料。碳纤维预浸布分为单向预浸布和编制预浸布两种。单向预浸布根据厚度不同,分为0.2MM、0.15MM、0.125MM、0.1MM、0.075MM、0.05MM。单向布还延伸出玻纤拖布,玻纤拖布是碳纤维单向布与玻璃纤维编织布复合在一起。耐热碳纤维填料图片
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