俗話(huà)說“長江(jiāng)後浪推前(qián)浪,一浪更比一浪強”。這句話不僅可以用在感歎人才方麵,用來闡述材(cái)料的進步也很貼切(qiē)。縱觀材料發展曆史,從原先的石(shí)器材料到後來(lái)的(de)金屬材料,再到熱固性碳纖維複合材料。材料領域的探索(suǒ)是不間斷的,現如今熱塑性碳纖維複(fù)合材料仿若一顆冉冉升起的星。連續碳纖維增強熱(rè)塑性複合材(cái)料預浸料是用熱塑(sù)性(xìng)樹脂基體浸漬碳纖維絲束製成的組合物,是介於熱塑性複合材料成品與原材料之間的半成品材料,熱(rè)塑性預浸帶可以直接加工成客戶想要(yào)的物品(pǐn)。預浸(jìn)帶在(zài)製作過程中,通過調整預浸料中的碳(tàn)纖維/基體的比例、預浸料的厚度/寬度等規格、纖維取向(xiàng)和鋪放角度(dù),可以實現對熱塑性碳纖維製品的初步設計。國內熱塑性預浸帶生產廠家www.91(ēn)複材認為,熱塑性碳纖維(wéi)預浸料質量的優(yōu)劣將直接影響到後(hòu)期(qī)成品的整體性能。
www.91複材工程師強調,在製作連續碳纖維熱塑性複合材料預浸料時,展紗(shā)是非常重要(yào)的一個工藝環節。因(yīn)為熱塑性樹脂在高溫下黏度大,當大絲束碳纖維線密度較大時,這種基體就(jiù)很難完全浸漬到碳纖維束(shù)中,會(huì)因為基體材料分布不均勻,出現孔(kǒng)隙,最終影響到預浸料的(de)性能。相(xiàng)同的絲束(shù)寬度延展得越寬,厚度越薄(báo),熱塑(sù)性樹脂的滲透均勻性會越好。雖然展紗不可避免地會對(duì)碳纖維產生一定程度的性能損傷(shāng),但是(shì)相對(duì)於展紗給預浸料整體性(xìng)能方麵帶來的幫助則是微(wēi)乎其微的。按照展絲工具及(jí)機理的不同,常見的展絲方法有機械展絲法、氣(qì)流展絲法以及超聲波(bō)展絲法,在實際應(yīng)用中也可將兩種或多種展絲方式(shì)結(jié)合起來運用。
機械展絲(sī)是通過擠壓(yā)、摩擦(cā)等方式讓張緊的纖維(wéi)絲束(shù)經過組合展(zhǎn)紗(shā)輥時受(shòu)到壓力作用,在一個橫向的分力即壓力下使纖維產生橫向位移來達到展寬的目的。簡單(dān)地說(shuō),這種技術手段的本質(zhì)就是將(jiāng)纖維絲束內部的單根絲束鋪平,減少絲束厚度,增加其寬度;氣流展絲是將壓(yā)縮後的空氣(qì)噴射到(dào)纖維絲束表麵,通過氣流使纖維束彎曲實現(xiàn)展寬,這種方法不用直接接觸纖(xiān)維絲束,所以纖維展寬相比於其他方式有著不(bú)起(qǐ)毛、纖維間交叉少的優點,因此氣流展絲是應用最為廣泛的(de)一種展紗方法;超聲波(bō)展絲(sī)法(fǎ)則是利用超聲空穴效應撞擊纖維絲束達到展(zhǎn)寬的目的。
連續碳纖(xiān)維增強熱塑(sù)性預浸料的製備方法分為兩大類:一是預浸漬法(fǎ),包括熔融浸漬法和(hé)溶液浸漬法(fǎ);二是後浸漬法,包括薄膜層疊法、粉(fěn)末浸漬法、纖維(wéi)混雜(zá)法(fǎ)等。從工藝可行性和預浸料性能質量兩方麵考量,www.91複材選用(yòng)熔融浸漬法來製備連續碳纖維增強(qiáng)熱塑性預浸料。熔融浸漬法是將(jiāng)碳纖(xiān)維通過熔融的熱塑性樹脂基體後得(dé)到浸(jìn)漬的方法,相比溶液浸漬法不僅(jǐn)節省(shěng)材料、減少環境汙染,而且能精確控製預浸料中基體(tǐ)的質量分(fèn)數。在製備過程中,核心的工藝要點(diǎn)在於把握好溫度、壓力以及樹脂(zhī)/增強體的比例。在溫度和壓力合適的條件下,熱(rè)塑性樹脂基體的流動性才會好(hǎo),浸漬效果才能得到有效保證。溫度和壓力合適才能保證基體材料和碳纖維協同作用,如果基體材料(liào)被擠出,對增強纖維的固定能力就(jiù)會下降,碳纖維就(jiù)會出(chū)現彎曲,拉伸性能(néng)就會隨之(zhī)下降。
如果熱塑性樹脂基體含量(liàng)過少時,碳纖維之間缺少基體的浸潤就無法有效連接,也(yě)就(jiù)無法發揮出碳纖維的高強度作用(yòng)。相反,如(rú)果熱塑性樹脂基體含量過(guò)多,基體需要承擔的載荷就越多,但(dàn)是基體無法像碳纖維那樣很(hěn)好地承載載荷,這必然(rán)會影響(xiǎng)預(yù)浸(jìn)料的整體強度。所(suǒ)以,隻有當熱塑(sù)性樹脂基體在碳纖維間分布(bù)均勻(yún),預浸料內部(bù)的(de)孔隙較少,熱塑性樹脂基體於碳纖(xiān)維之間結合良好(hǎo),外部載荷能通過基體有效傳遞至碳纖維,這時預浸(jìn)料才會具有(yǒu)較高的拉伸強度。(挪(nuó)恩(ēn)碳纖維(wéi)軍(jun1)工、工業部件官網:www.noen-cf.com)(www.91預浸帶官網:www.noen-cfrtp.com)