碳纤维增强复合材料
尽管碳纤维可单独使用发挥某些功能,然而,它属于脆性材料,只能将它与基体材料牢固地结合在一起时,才能利用其优异的力学性能,使之更好地承载负荷。因此,碳纤维主要还是在复合材料中作增强材料。
根据使用目的的不同可选用各种基体材料和增强树脂、碳、金属及各种无机陶瓷,目前使用的多、广泛的是树脂基复合材料。由沥青制取碳纤维,原料来源丰富,碳化收率高,但因原料调制处理复杂、产品性能较低,亦未得到大规模发展。(姜作义。张和善.纤维-树脂复合材料技术与应用【M】.北京;中国标准出版社,1990.30)二:碳纤维复合材料的原料
1.碳纤维的常用品种
碳纤维品种分类有四种:一是按原丝分子分类,有PAN基、沥青基、黏胶基三类;二是按性能分类,有通用、标准、高强高模、高导热、活性等碳纤维;其优点是能一次压制出形状复杂、尺寸准确的零件,生产率高,但工艺装备复杂,不适于制备批量小、尺寸大的产品。三是按应用领域分类,有航空用、工业用的碳纤维;四是按应用于复合材料基体分类,有树脂基用、金属基用、陶瓷基用、CC用碳纤维。
2.纤维编织布
碳纤维编织布适应一些特殊制品的需要而发展起来的,例如的端头帽、飞机的刹车片,它们不能用简单的纤维迭层方法制造,否则有些方向强度太低。一种简易的编制布是X-Y方向正交的方格和斜纹布。更复杂的是三方向、四方向、七方向和九方向的编织物,那是根据特殊设计要求而制造的,没有商品。碳纤维增强陶瓷基复合材料陶瓷具有优异的耐腐蚀性、耐磨性、耐高温性和化学稳定性,广泛应用于工业和民用产品。编制平面部即可用于结构件,优点是制品工艺过程形态稳定,又可用于装饰品,得益于它漂亮的花纹。应用3K斜纹布制作汽车排气筒和汽车控制台面就为美观。
1)PAN基碳纤维产量急剧提高,生产规模大型化,产品价格下降。2)PAN基碳纤维生产工艺、设备、技术不断改进,碳纤维性能不断提高。如:日本东丽公司已开发出高强型T1000系列碳纤维,抗拉模量295GPa,拉伸强度达7.05GPa,而其高强高模MSJ型抗拉模量达640GPa,抗拉强度为3.62GPa。三、碳纤维复合材料工艺简介碳纤维材料硬度高,必须选用硬质很近刀具材料,航空部门在参考国外硬质合金选材基础上经试验认为。3)应用范围从少数高科技领域、军事部门扩展到整个工业民用的各个部门
。目前,聚腈基碳纤维产量约占全球碳纤维总产量的90%,生产能力约为31565t/a,其中小丝束碳纤维约为23165t/a,占73.4%,大丝束碳纤维约为8400t/a,占26.6%;据《中国碳纤维行业深度调研与投资战略规划分析报告》数据显示我国是碳纤维需求大国,预计未来几年,随着供应量的提升以及宏观经济的整体向好,我国碳纤维行业的需求量也将保持着较快速度的增长。日本东丽、东邦和三菱三家公司的小丝束碳纤维生产能力合计为17500t/a,