碳纤维的兴起尽管碳纤维3D打印已经问世十多年,但它**近几年才快速兴起。目前,市面上现有的许多3D打印机制造商都在争先恐后地宣传“碳纤维3D打印”概念,但事实上,各种碳纤维之间也存在差别。本次将为您介绍3D打印领域中碳纤维的基础知识,文中将定义不同的类型,研究面临的挑战、优点、实现注意事项等。在碳纤维打印领域,我们将深入研究Markforged的碳纤维增强 (Carbon Fiber Reinforcement, CFR) 的优点。碳纤维由沿着细长晶体结构方向排列的碳原子组成,直径为5-10 微米。这些纤维既可以单独使用,也可以将数千根碳纤维单丝捆束起来组成纤维束加以使用。在现代制造业中,碳纤维通常会与其他材料结合构成复合材料来使用。碳纤维增强环氧树脂复合材料,其比强度及比模量在现有工程材料中是高的。河北什么是碳纤维填料
1982年起,日本东丽、东邦、日本碳公司、美国Hercules、Celanese公司、英国Courtaulds公司等,先后生产出**、超**、高模量、超高模量、**中模以及**高模等类型高性能产品,碳纤维拉伸强度从3.5GPa提高到5.5GPa,小规模产品达7.0GPa。模量从230GPa提高到600GPa,这是碳纤维工艺技术的重大突破,使应用开发进入一个新的高水平阶段。1981年起沥青科学取得重大进展,开发出几种调制中间相沥青的新工艺,如日本九州工业试验所的预中间相法,美国EXXON公司的新中间相法,日本群马大学开发的潜在中间相法,促进了高性能沥青基碳纤维的开发。随后日本三菱化成化学公司、大阪煤气公司、新日铁公司陆续建成一批不同规格的高性能碳纤维生产厂。其特点是模量增高的同时也增**度。20世纪80年代是沥青基碳纤维的兴旺发展时期。靠谱的碳纤维填料产业化祝愿企业生意兴隆兴旺发达。
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较好之沥青(Pitch)。3.4 气相成长碳纤维气相成长碳纤维有基材上成长法与流体化触媒成长法两种。将铁、钴、镍等金属微粒(M)加热至1100℃,令乙炔(C2H2)热分解脱氢形成碳素沈积成长于金属微粒下方,形成碳纤维。为基材上成长法之简图,可知其间须喂入氢(H2)气与苯(C6H6)等气体。3.5 活性碳纤维商业化之活性碳的形态有粉末状;颗粒状与纤维状等三种,其中粉末状活性碳(Powdered Activated Carbon,简称PAC),大多由木屑制成,平均尺寸约为15~25μm;颗粒状活性碳(Granular Activated Carbon,简称GAC),大致由煤、沥青粉末制成,平均尺寸约为4~6㎜;纤维状活性碳(Activated Carbon Fiber,简称ACF),则大多由PAN、Rayon、Pitch与Phenolic Resin等纤维制成,平均直径约为7~15μm。
碳纤维增强塑料的基体,可用热塑性树脂,也可用热固性树脂。为了有效地利用CFRP的比刚度,多用热固性树脂作基体,其中**常用的是环氧树脂;在考虑耐热稳定性和耐烧蚀的要求时,多用酚醛树脂和聚酰亚胺等热固性树脂,树脂浇铸物的挠曲模量愈高,CFRP的挠曲强度也愈好。酚醛树脂很早就作为电气绝缘材料使用。由于是脱水缩合型,固化时必须高温高压,因此加工麻烦,应用受限。但酚醛树脂在高温热解时形成碳化产物,能和碳纤维一起形成良好的耐烧蚀材料。碳纤维增强塑料和硼纤维增强塑料得到了发展。掌握这些材料的特性,把它用来作为航空及宇宙航行的结构材料,已成为研究重点。要把这些复合材料作结构材料应用,就必须测定它的各种特性。在测定这些性能的试验中,有静态强度试验和动态强度试验。有时间去贵司进行参观学习交流。
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而中间相沥青基炭纤维及气相生长的碳纤维是易石墨化碳。无锡现代碳纤维填料
碳纤维填料内含1,200,000根碳纤维细丝。河北什么是碳纤维填料
这类材料的密度比铝轻,强度与钢接近。弹性模量比铝合金大,疲劳强度高,冲击韧性高,同时耐水和湿气,化学稳定性高,导热性好,受X射线辐射时其强度和模量不变化等。它还具有优良的耐磨减摩性及自润滑性、耐腐蚀、耐热等优点。因此它的比强度和比模量在现有复合材料中名列前茅。碳纤维-环氧复合材料的强度和弹性模量都超过铝合金而接近于**度钢,完全弥补了玻璃钢弹性模量小的缺点。此外,玻璃纤维树脂复合材料由于弹性模量低,应变量也相应较大,当应变到1%-2%时,树脂要发生碎裂。河北什么是碳纤维填料
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