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碳纖維被用于航天軍工、體育用品、汽車產業產品方面已廣為人知,隨著碳纖維的發展及碳纖維價格的降落,一些新的市場正敏捷發展。目前碳纖維已被列為國度化纖行業重點攙扶的新產品,成為國內新資料行業研發的熱點,因此碳纖維復合資料有了很好的發展及利用前景。
碳纖維是一種纖維狀的碳素資料,含碳量在95%以上,通常與樹脂、金屬、陶瓷等基體結配合為復合資料利用,個別不單獨利用,與傳統金屬資料相 比,碳纖維密度僅為鋼材的1/5,而強度可達鋼材的7-10倍,其中環氧樹脂基碳纖維復合資料被普遍利用于汽車產業、軌道交通、醫療器械、體育器材等高強 度減重結構部件,此外碳纖維資料在石油、冶金、紡織等范疇的利用也相稱普遍。因為國內技巧才干的限度,目前我國高端碳纖維資料仍依附進口,并形成國內深加 工的景象。目前國內從事碳纖維復合資料制品的生產廠家多達數千家,然而因為產能產量的起因,
碳纖維制品仍需大量進口。據相干報道顯示,2014年上半年我 國碳纖維及制品進口量為5513.2噸,年進口量在一萬噸左右,進口依存度仍舊在高位徘徊。
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究其起因,我國碳纖維生產及下游產品制造技巧仍落伍于美、日及其余歐美等國度。碳纖維制品廠家由于碳纖維擁有極高的材質特性,因此碳纖維制品的強度大,硬度高,遠超過同體積同重量的金屬材質。因此,碳纖維制品在航空、航海、軍工等高科技工業領域有著廣泛的應用。目前,國內碳纖維復合資料的成型工藝重要有手糊成型工藝、環繞成 型工藝、拉擠成型工藝、樹脂傳遞模塑成型工藝跟模壓工藝。而樹脂傳遞模塑成型工藝(RTM)是國內碳纖維下游制造企業常用的一種成型工藝,成型后的制件性 能精良,適合年產量在5萬套左右的部件。是世界上公認的低本錢復合資料成型技巧,該技巧發展很快,并已在汽車產業上普遍采取。如無錫威盛新資料科技有限公 司為中國中車集團系造的一款工字形碳纖維結構部件。該結構件長780mm,腰高42mm,腰厚6mm,腿寬52mm,經檢測強度遠超原工字鋼,且分量僅為 750g,有效減重達62%,該部件存在耐酸堿等腐化、密度小、壽命長等優點,為列車輕量化發展產生較大經濟效益。據悉,常州今創集團的相干列車結構部件 也已在該公司進行研發試樣階段。
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此外,真空袋壓也是碳纖維復合資料制品生產的工藝之一,該工藝的重要優點是采取個別濕法鋪層技巧,通常可獲得高碳纖維含量的復合資料,環氧樹脂 可較好地浸漬碳纖維。重要毛病是額定的工藝進程增加了勞能源跟本錢,并且請求操作人員有較高的技巧水平,生產效力不高。手糊成型工藝,它是順次在模具型腔 名義涂布或鋪迭脫模劑、膠衣、粘度適中的環氧樹脂(膠衣凝膠后涂覆)跟碳纖維,手持輥子或刷子使環氧樹脂浸漬碳纖維,并驅除氣泡,壓實基層。鋪層操作重復 屢次,直到達到制品的設計厚度。該工藝的重要優點是可室溫成型,設備投資少,模具折舊費低,可制造大型制品。重要毛病是屬于勞動密集型生產,制品德量由工 人技巧熟練水平決定,手糊用樹脂分子量低,通常可能較分子量高的樹脂有害于人的健康跟保險。
碳纖維復合資料產品的制造技巧波及資料、設計跟工藝三方面,這三方面彼此影響,不可缺乏。
碳纖維復合材料由有機纖維經過一系列熱處理轉化而成,含碳量高于90%的無機高性能纖維,是一種力學性能優異的新材料,具有碳材料的固有本性特征,又兼備紡織纖維的柔軟可加工性,是新一代增強纖維。碳纖維制品在之前還有一種說法是,碳纖維制品與同等質量的金屬材料相比,碳纖維的強度等于金屬強度的12倍。國內碳纖維資料經過近40年的研究、利用及發展,誠然 獲得了長足的進步,然而因為本錢及回收等因素,發展進度仍令人堪憂。從目前來看,除了本錢因素外,碳纖維復合資料的生產跟制造均不同于傳統金屬,無論是結 構設計、資料抉擇還是工藝制造均缺乏教訓跟數據積聚,也缺乏新的設計標準。另外,只有徹底解決了回收利用問題,碳纖維復合資料才可能降落造價及普遍利用。
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隨著碳纖維制備技巧、碳纖維名義處理技巧的進一步發展,環氧樹脂/碳纖維復合資料的綜合機能還將會得到進步,并將極大地推動環氧樹脂/碳纖維復 合資料的發展,并有效地拓寬環氧樹脂/碳纖維復合資料的利用范疇。目前,國度已在策略層面上加強了對碳纖維產業的器重跟攙扶,并構建平臺,大力發展產學研 配合模式以推動上游生產工藝改進跟下游制造與利用。
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