碳纖維資訊：碳纖維制品加工工藝及前景

　　

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         碳纖維被用于航天軍工、體育用品、汽車產(chǎn)業(yè)產(chǎn)品方面已廣為人知，隨著碳纖維的發(fā)展及碳纖維價(jià)格的降落，一些新的市場(chǎng)正敏捷發(fā)展。目前碳纖維已被列為國(guó)度化纖行業(yè)重點(diǎn)攙扶的新產(chǎn)品，成為國(guó)內(nèi)新資料行業(yè)研發(fā)的熱點(diǎn)，因此碳纖維復(fù)合資料有了很好的發(fā)展及利用前景。
碳纖維是一種纖維狀的碳素資料，含碳量在95%以上，通常與樹(shù)脂、金屬、陶瓷等基體結(jié)配合為復(fù)合資料利用，個(gè)別不單獨(dú)利用，與傳統(tǒng)金屬資料相 比，碳纖維密度僅為鋼材的1/5，而強(qiáng)度可達(dá)鋼材的7-10倍，其中環(huán)氧樹(shù)脂基碳纖維復(fù)合資料被普遍利用于汽車產(chǎn)業(yè)、軌道交通、醫(yī)療器械、體育器材等高強(qiáng) 度減重結(jié)構(gòu)部件，此外碳纖維資料在石油、冶金、紡織等范疇的利用也相稱普遍。因?yàn)閲?guó)內(nèi)技巧才干的限度，目前我國(guó)高端碳纖維資料仍依附進(jìn)口，并形成國(guó)內(nèi)深加 工的景象。目前國(guó)內(nèi)從事碳纖維復(fù)合資料制品的生產(chǎn)廠家多達(dá)數(shù)千家，然而因?yàn)楫a(chǎn)能產(chǎn)量的起因，碳纖維制品仍需大量進(jìn)口。據(jù)相干報(bào)道顯示，2014年上半年我 國(guó)碳纖維及制品進(jìn)口量為5513.2噸，年進(jìn)口量在一萬(wàn)噸左右，進(jìn)口依存度仍舊在高位徘徊。
 
　　究其起因，我國(guó)碳纖維生產(chǎn)及下游產(chǎn)品制造技巧仍落伍于美、日及其余歐美等國(guó)度。碳纖維制品廠家由于碳纖維擁有極高的材質(zhì)特性，因此碳纖維制品的強(qiáng)度大，硬度高，遠(yuǎn)超過(guò)同體積同重量的金屬材質(zhì)。因此，碳纖維制品在航空、航海、軍工等高科技工業(yè)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。目前，國(guó)內(nèi)碳纖維復(fù)合資料的成型工藝重要有手糊成型工藝、環(huán)繞成 型工藝、拉擠成型工藝、樹(shù)脂傳遞模塑成型工藝跟模壓工藝。而樹(shù)脂傳遞模塑成型工藝(RTM)是國(guó)內(nèi)碳纖維下游制造企業(yè)常用的一種成型工藝，成型后的制件性 能精良，適合年產(chǎn)量在5萬(wàn)套左右的部件。是世界上公認(rèn)的低本錢復(fù)合資料成型技巧，該技巧發(fā)展很快，并已在汽車產(chǎn)業(yè)上普遍采取。如無(wú)錫威盛新資料科技有限公 司為中國(guó)中車集團(tuán)系造的一款工字形碳纖維結(jié)構(gòu)部件。該結(jié)構(gòu)件長(zhǎng)780mm，腰高42mm，腰厚6mm，腿寬52mm，經(jīng)檢測(cè)強(qiáng)度遠(yuǎn)超原工字鋼，且分量?jī)H為 750g，有效減重達(dá)62%，該部件存在耐酸堿等腐化、密度小、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，為列車輕量化發(fā)展產(chǎn)生較大經(jīng)濟(jì)效益。據(jù)悉，常州今創(chuàng)集團(tuán)的相干列車結(jié)構(gòu)部件 也已在該公司進(jìn)行研發(fā)試樣階段。
　　此外，真空袋壓也是碳纖維復(fù)合資料制品生產(chǎn)的工藝之一，該工藝的重要優(yōu)點(diǎn)是采取個(gè)別濕法鋪層技巧,通常可獲得高碳纖維含量的復(fù)合資料，環(huán)氧樹(shù)脂 可較好地浸漬碳纖維。重要毛病是額定的工藝進(jìn)程增加了勞能源跟本錢,并且請(qǐng)求操作人員有較高的技巧水平，生產(chǎn)效力不高。手糊成型工藝，它是順次在模具型腔 名義涂布或鋪迭脫模劑、膠衣、粘度適中的環(huán)氧樹(shù)脂(膠衣凝膠后涂覆)跟碳纖維,手持輥?zhàn)踊蛩⒆邮弓h(huán)氧樹(shù)脂浸漬碳纖維,并驅(qū)除氣泡,壓實(shí)基層。鋪層操作重復(fù) 屢次,直到達(dá)到制品的設(shè)計(jì)厚度。該工藝的重要優(yōu)點(diǎn)是可室溫成型,設(shè)備投資少,模具折舊費(fèi)低，可制造大型制品。重要毛病是屬于勞動(dòng)密集型生產(chǎn),制品德量由工 人技巧熟練水平?jīng)Q定，手糊用樹(shù)脂分子量低,通?？赡茌^分子量高的樹(shù)脂有害于人的健康跟保險(xiǎn)。
　　碳纖維復(fù)合資料產(chǎn)品的制造技巧波及資料、設(shè)計(jì)跟工藝三方面，這三方面彼此影響，不可缺乏。碳纖維復(fù)合材料由有機(jī)纖維經(jīng)過(guò)一系列熱處理轉(zhuǎn)化而成，含碳量高于90%的無(wú)機(jī)高性能纖維，是一種力學(xué)性能優(yōu)異的新材料，具有碳材料的固有本性特征，又兼?zhèn)浼徔椑w維的柔軟可加工性，是新一代增強(qiáng)纖維。碳纖維制品在之前還有一種說(shuō)法是，碳纖維制品與同等質(zhì)量的金屬材料相比，碳纖維的強(qiáng)度等于金屬?gòu)?qiáng)度的12倍。國(guó)內(nèi)碳纖維資料經(jīng)過(guò)近40年的研究、利用及發(fā)展，誠(chéng)然 獲得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，然而因?yàn)楸惧X及回收等因素，發(fā)展進(jìn)度仍令人堪憂。從目前來(lái)看，除了本錢因素外，碳纖維復(fù)合資料的生產(chǎn)跟制造均不同于傳統(tǒng)金屬，無(wú)論是結(jié) 構(gòu)設(shè)計(jì)、資料抉擇還是工藝制造均缺乏教訓(xùn)跟數(shù)據(jù)積聚，也缺乏新的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。另外，只有徹底解決了回收利用問(wèn)題，碳纖維復(fù)合資料才可能降落造價(jià)及普遍利用。

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　　隨著碳纖維制備技巧、碳纖維名義處理技巧的進(jìn)一步發(fā)展，環(huán)氧樹(shù)脂/碳纖維復(fù)合資料的綜合機(jī)能還將會(huì)得到進(jìn)步，并將極大地推動(dòng)環(huán)氧樹(shù)脂/碳纖維復(fù) 合資料的發(fā)展,并有效地拓寬環(huán)氧樹(shù)脂/碳纖維復(fù)合資料的利用范疇。目前，國(guó)度已在策略層面上加強(qiáng)了對(duì)碳纖維產(chǎn)業(yè)的器重跟攙扶，并構(gòu)建平臺(tái)，大力發(fā)展產(chǎn)學(xué)研 配合模式以推動(dòng)上游生產(chǎn)工藝改進(jìn)跟下游制造與利用。
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