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【科普知识】热塑性碳纤维和热固性碳纤维的差异介绍

发布时间:2022-09-12 22:29:55 来源:亚博这个平台靠谱吗

  碳纤维复合材料的主体功用是高的比强度(强度/密度)和比模量(模量/密度),能够用来制作轻而强、薄而刚的结构件,如无人机、医疗床板、体育器材等。跟着科学的前进和技能的开展以及商场的需求,要求碳纤维复合材料具有更多的功用特性,如耐磨性、电磁屏蔽性、耐热性等。

  为了习惯各种范畴的需求,碳纤维复合材料首要有碳纤维增强热固性树脂复合材料(CFRTS)、热塑性树脂复合材料(CFRTP)、碳纤维增强碳基复合材料(C/C)、碳纤维增强金属基复合材料(CFRM)、碳纤维增强陶瓷基复合材料(CFRC)和碳纤维增强橡胶复合材料(CFRR)等,在咱们的产品使用中,用的比较多的是碳纤维增强树脂基复合材料,今日首要为咱们来做个简略的叙说。

  碳纤维增强树脂基复合材料所用基体树脂首要分为两大类,一类是热固性树脂(TS),另一类是热塑性树脂(TP)。热固性树脂由反响性低分子量预聚体或许带有活性基团高分子量聚合物组成;成型过程中,在固化剂或热效果下进行交联、缩聚,构成不溶不熔的交联体型结构。其间,具有代表性的热固性树脂是环氧树脂,活性环氧基与固化剂效果生成固态体型结构。

  热塑性树脂由线型高分子量聚合物组成,在必定条件下溶解和熔融,只产生物理变化,如通用热塑性树脂聚乙烯、尼龙等。当加热温度超越玻璃化温度Tg时,开端软化、熔融,运用这一特性进行深加工;高功用热塑性树脂如聚醚醚酮(PEEK),耐热性好,成型工艺比较难,价格昂贵,一般用于航空航天与高端医疗。

  热固性树脂首要有环氧树脂、聚酰亚胺树脂(PI)、双马来聚酰亚胺树脂(BMI)、酚醛树脂以及不饱和聚酯等。其间,环氧树脂商标多,用处广,是当时ACM所用基体树脂的主体。环氧树脂是一种具有环氧集团的低聚物,与固化剂效果是,可构成三维网络状结构的固体。它之所以能够得到广泛使用因其兼备许多优势。

  环氧树脂在化学结构方面具有活性环氧基、羟基和醚基等,具有强的粘接力,可将增强纤维牢固地粘接为一体,使其成为承载外力的全体;在碳纤维环氧树脂基复合材料固化的过程中能够生成三维网状结构,交联密度高,固化缩短率小(一般小于2%)。

  具有较高的强度、模量和较大的伸长,有利于进步ACM的力学功用;耐热抗寒,可在-50~180℃的温度范围内运用,热膨胀系数小,近乎为“0”;成型工艺好,技能老练,而且耐酸碱盐等腐蚀。热固性碳纤维复合材料的缺陷是耐候性、耐性差,产品一旦呈现裂缝,简直很难修正,重复运用率低。

  为了使热固性树脂与热塑性树脂在功用上互补,主张采用以热固性树脂为主,热塑性树脂为辅的混合树脂基体制作耐性预浸料。一直以来,囿于制作技能和使用本钱,热塑性碳纤维复合材料首要用在航空航天范畴,仅有少量几种热塑性碳纤维复合材料在轿车制作范畴有所使用。

  能够说,热塑性碳纤维复合材料并未得到真实的、深化的、大范围的使用,热塑性碳纤维复合材料要想同热固性碳纤维复合材料那样在轨迹车辆、工业制作、智能机械以及医疗设备中获得广泛的使用,还需要适当长的时刻。

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