江苏博实科技:碳纤维管缠绕工艺过程一般由下列式序组成:芯模或内衬制造、胶液配制、纤维烘烤、浸胶、缠绕、固化、检测等。选择合理的缠绕工艺参数是充分发挥原材料特性,制造高质量碳纤维缠绕制品的重要条件,所以是非常重要的。
1、浸胶与胶液含量
胶液含量的高低,变化及分布对碳纤维缠绕制品性能影响很大:一是直接影响对制品质量和厚度的控制,二是从强度,含胶量过高,使制品复合强度降低。含胶量过低,制品孔隙增加,使制品气密性、耐老化性能及剪切性能降低,同时也影响碳纤维强度的发挥。因此,必须严格控制胶液含量,含量的大小须根据制品的使用要求要求而定。影响含胶量的因素很多,主要是胶液粘度、刮胶机构效能,缠绕张力等。
2、纤维烘烤
由于碳纤维使用的浸润剂通常都是水溶液,以及存储不当也会吸附大量水份,碳纤维表面的这些过量游离水份不仅影响树脂基体与碳纤维的粘合,同时将引起应力腐蚀,并使微裂纹等缺陷进一步扩展,从而使制品强度和耐老化性能下降。因此,碳纤维在使用前需经烘干处理。碳纤维烘干制度视碳纤维含量和纱管大小而定。
3、缠绕张力
在碳纤维缠绕过程中,碳纤维所受的张紧力称缠绕张力。张力大小、各条碳纤维间张力的均匀性,以及各缠绕层碳纤维张力的均匀性,对制品质量影响极大。大量试验结果表晨,碳纤维缠绕制品的强度和疲劳性能与缠绕张力有密切关系,制品含胶量大及均匀性与缠绕张力的关系非常大。
在张力施加过程 ,最佳缠绕张力并不是固定的,它依芯模(内衬)结构增强材料强度,胶液粘度及芯模是否加热等具体情况而定。湿法缠绕宜在碳纤维浸胶后施加张力。
4、固化制度
碳纤维管道的固化一般分为常温固化和加热固化两种,这主要取决于树脂系统。加热固化制度主要包括加热的温度范围、升温速度、恒温温度及保温时间。固化制度是保证制品充分固化的重要条件,对制品的物化性能和机械性能有着重大影响,加热固化与常温固化相比,可使制品强度至少提高20%~25%,同时可缩短生产周期,提高生产效率。
固化制度的确定主要依据树脂系统性和制品的物化性能,此外尚需考虑制品结构、形状、尺寸及生产率等因素。要求高温使用的制品就应有较高的固化度,要求强度低的制品有适宜的固化度即可。若兼顾制品的腐蚀性、耐老化性时,固化程度也不应太低。
恒温温度值取决于树脂系统,主要由DTA或DSC测定的树脂放热曲线来确定。保温时间则取决于二个方面:一是树脂聚合反应所需时间,二是传热时,即通过传热导使制品内部达到恒温温度所需的时间。总之,确定固化制度应使树脂达到需要固化度,并使制品各部分固化收缩均匀平衡,避免由内应力引起的变形、分层和开裂。现有两种工艺制度,一是两步法,即缠绕和固化分开进行;二是一步法,即缠绕和固化一次完成,固化在缠绕的过程中通过加热芯轴实现。