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碳纤维板强度存在差异的原因分析

碳纤维板强度存在差异的原因分析
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最后更新: 2021-11-26 14:43:37
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碳纤维板强度存在差异的原因分析


碳纤维是众所周知的新型材料,航空航天和军、工领域都有它的参与。原因嘛,自然是它具备的高强度性能,甚至连铝合金和钛合金都无法比拟。不过在实际应用中,碳纤维制品,如碳纤维板的强度有高有低,这是什么原因呢?


碳纤维板与碳纤维布的强度存在差异


先说碳纤维布,这个材料在民用领域多用来给建筑进行加固使用,国内的相关技术已经比较成熟。碳纤维布的强度需要超过3400MPa,而对比碳纤维板来说,只要超过2600MPa。这是不是说明碳纤维布的强度胜于碳纤维板呢?


从数据角度从发,我们可以这么认为,而出现这种情况的原因还是因为内部结构导致。碳纤维布依靠碳纤维原丝进行复杂编织成型,碳纤维原丝的占比超过95%,而碳纤维板可是利用碳纤维原丝和树脂浸润、高温固化而成,碳纤维原丝的占比明显少于碳纤维布。


碳纤维板整体强度弱于碳纤维布?


事实并不是这样。首先碳纤维板和碳纤维布的应用范围不同,光看数值,碳纤维布是高,但是它本身很薄,单纯的布无法支撑起更大的承载,这个时候碳纤维板的优势就很明显了。碳纤维板的生产工艺不断提升,利用碳纤维预浸带铺层,再通过高温固化而成的热固性碳纤维板的强度可以达到3000MPa-3200MPa,甚至更高。碳纤维原丝和树脂的综合水平,决定了碳纤维板的实际强度。


碳纤维板强度存在差异的原因是什么?


同样是碳纤维板,也会因为碳纤维原丝和树脂这2个因素,而出现不同强度的品类。


首先碳纤维原丝,粉末、短切和连续这3种,分别对应着不同强度的数值,粉末和短切是目前使用较多的2种,而连续碳纤维则是以后得发展方向;另外树脂分为热固性树脂和热塑性树脂,目前使用较多的为热固性树脂,如环氧树脂、双马来树脂等,它们的强度比热塑性树脂差上不少。


现在国内外多家公司都在研究热塑性树脂与连续碳纤维原丝组合的各种可能性,如PEEK、PPS、聚酰亚胺等。目前无锡智上已经具备了批量产出连续碳纤维热塑性PEEK预浸料、连续碳纤维热塑性PPS预浸料和连续碳纤维热塑性聚酰胺预浸料。


随着研究的深入,多种树脂生产的热塑性碳纤维板也会相继问世,它们的综合强度将会超过原先热固性碳纤维板,成为未来航空航天、医/疗、汽车、无人机,甚至民用领域的新宠儿。


碳纤维板 
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