連續(xù)碳纖維增強(qiáng)單向預(yù)浸帶有助于滿足復(fù)合材料高端需求 復(fù)材云集|復(fù)合材料
自日本汽車工業(yè)協(xié)會正式將碳纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料作為輕量化汽車的首選材料以來,碳纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料的應(yīng)用得到了快速發(fā)展。國際上,歐美、日本的行業(yè)龍頭企業(yè)紛紛對其進(jìn)行市場布局,相關(guān)的專利發(fā)明也層出不窮。國內(nèi)的一些碳纖維應(yīng)用企業(yè)也不甘落后,在近年來陸續(xù)推出一些碳纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料的新技術(shù)和新應(yīng)用。

在碳纖維增強(qiáng)熱塑性樹脂復(fù)合材料中,過去關(guān)注的主要是短切或者粉末碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料,因為這種增強(qiáng)方式的碳纖維復(fù)合材料適用于注塑類工藝,能夠快速成型,并可直接成型為多種復(fù)雜形狀,因而被汽車制造、電子電器等領(lǐng)域所青睞。
而連續(xù)碳纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料,因作為增強(qiáng)體的碳纖維絲束可以達(dá)到任意長度,與短切碳纖維增強(qiáng)方式相比,這種復(fù)合材料的強(qiáng)度更高,整體力學(xué)性能更好,更適于滿足高端應(yīng)用需求。

如何在提高效率、實現(xiàn)自動化生產(chǎn)的前提下,有效保證單向預(yù)浸帶成品的性能?經(jīng)過多方考量后,國內(nèi)的碳纖維零部件制造商智上新材料科技決定選用熔融浸漬工藝制備連續(xù)碳纖維增強(qiáng)熱塑性單向預(yù)浸帶。該工藝的基本流程是先將熱塑性樹脂基體熔融,再讓連續(xù)的碳纖維絲束從熔融的樹脂基體中通過實現(xiàn)浸漬。相比而言,熔融浸漬法比溶液浸漬法更環(huán)保,也能節(jié)省原材料,且能精確控制預(yù)浸料中基體的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。
不過,國內(nèi)過去的經(jīng)驗發(fā)現(xiàn)由于熱塑性樹脂在高溫下的熔融粘度大,樹脂的擴(kuò)散路徑長,難以均勻浸潤到碳纖維絲束之間,且碳纖維本身易在高壓下發(fā)生熱滑移,導(dǎo)致局部不均勻現(xiàn)象,這會嚴(yán)重降低了復(fù)合材料最終的力學(xué)性能。
在對工藝原理和材料特性進(jìn)行深入了解的過程中,智上新材料逐步認(rèn)識到展絲的寬度及均勻度、樹脂顆粒的大小、熔融的溫度等因素對浸漬最終效果所具有的影響,由此針對專有設(shè)備進(jìn)行了重新設(shè)計和改良,使之更加符合實際需求。

改進(jìn)后的工藝和設(shè)備,能將熱塑性樹脂粉末均勻分布到碳纖維絲束四周,在提高兩者浸潤性的同時,減少碳纖維絲間空隙的存在,也可避免熱壓過程中由受力不均勻而產(chǎn)生的纖維絲束位移問題,有力保證了碳纖維在復(fù)合材料中的均勻分布。
因為碳纖維絲束在熱塑性樹脂基體中分散均勻,且無明顯空隙與氣泡,智上新材料制備出的預(yù)浸帶成品性能可以達(dá)到國際同類水平。
以連續(xù)碳纖維增強(qiáng)單向預(yù)浸帶為基礎(chǔ),智上新材還大力拓展熱塑性碳纖維產(chǎn)品的應(yīng)用,采用連續(xù)碳纖維增強(qiáng)熱塑性預(yù)浸帶進(jìn)行層疊熱壓制備性能良好的連續(xù)碳纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料板以及多種模壓類零部件,進(jìn)一步推進(jìn)高端熱塑性碳纖維的國產(chǎn)化進(jìn)程。
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