江苏博实科技:碳纤维复合材料具有重量轻、强度大、蠕变小、耐腐蚀、耐疲劳等性能优势,在航空航天、轨道交通、工业制造、医疗器械等领域多有应用。目前市面上的碳纤维复合材料大多是环氧树脂基质,使其在特殊领域上的应用受到限制,比如脆性大、不耐高温、耐磨性差、不可回收等,那么该如何解决这些问题呢?
江苏博实碳纤维科技有限公司是集碳纤维产品设计、分析、样品、研发、模具设计制作、生产等配套功能服务的复合材料产品制造型企业。本文由博实小编带大家了解一下行业内针对上述问题的解决方案。
1、针对脆性大:增加韧性
众所周知:碳纤维复合材料拥有轻质量、高强度、导电性能好、易加工等优势,但由于其加工工艺的特殊性,碳纤维复合材料制品的抗冲击性、断裂韧性、分层强度等都会受到影响。在机械加工点的附近一旦承载变形能量超过负荷,就会导致由裂纹扩展引发一系列严重后果。
目前解决上述问题的方法是在碳纤维制品表面增加增韧剂,但增韧剂往往分散性较差,会在表面产生堆积和分布不均的情况,对碳纤维制品的性能造成影响。在欧美等一些发达国家开始采用在碳纤维预浸料层间铺贴纳米纤维膜,这些膜不但不会增加整个制品的厚度与质量,而且还可以有效的改善碳纤维制品的抗冲击性能、韧性,减少分层和裂纹的产生。
2、针对不耐高温、不耐磨:更换基质材料
碳纤维本身是一种耐高温的优秀材料,理论上可以达到2600℃,但往往碳纤维并不会单独使用,需要与固化剂如环氧树脂进行复合制成成品。事实上,碳纤维复合材料的耐高温性能多是收到基质的影响,选择合适的材料就能提高碳纤维复合材料对于温度的耐受程度,耐磨性能也是如此。
碳纤维制品要想实现耐高温的目的,可采用酚醛改性环氧树脂基。如果想要保证碳纤维性能不下降的同时还能够承受更高的工作温度,就必须选择能耐更高温度的基体材料,如PEEK、PPS、 PI特种工程塑料或者陶瓷、金属等基质与碳纤维结合。目前对于耐高温碳纤维复合材料,选用涂料可能是一个不错的发展方向。
3、针对可回收:热固性改为热塑性
热固性碳纤维复合材料固化成型后形成三维交联网状结构,无法再次模塑或加工,难以处理。废弃CFRP的回收方法主要有物理回收、能量回收和化学回收。但这些回收方法多多少少会产生化学污染物,并且对碳纤维本身的性能也会有影响。
在碳纤维复合材料制品生产时,可以采用热塑性材质,其具有受热软化、冷却硬化的性能,而且不起化学反应,可以循环反复加热、冷却,性能仍然保持不变。局限于当下的技术发展和成本控制,并不能普及碳纤维复合材料的回收这项技术。