碳纤维预浸料的力学性能受哪些因素影响?
碳纤维预浸料时制作碳纤维复合材料的基础,也是决定碳纤维制品性能好坏的关键。如何保证碳纤维预浸料的力学性能达标?可以从以下几3个因素来分析。
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从力学性能角度辨识碳纤维预浸料的优劣
1、树脂和碳纤维匹配性
将碳纤维原丝浸润在树脂基体中形成了碳纤维预浸料,如果碳纤维原丝与树脂基体之间的匹配相容程度较低,会导致碳纤维的各项性能无法延续到碳纤维预浸料上。
除了选择合适的树脂基体,还要考虑碳纤维预浸料制作过程中碳纤维起毛的问题,科研人员选择在碳纤维原丝表面包覆一层上浆剂,然后再与树脂基体融合。碳纤维上浆剂有很多种,如环氧树脂、聚酰胺(尼龙)、聚醚砜等。
碳纤维原丝、合适的树脂基体,再辅以可靠的上浆剂,这样才能制造出性能更好的碳纤维预浸料。就目前来说,碳纤维预浸料的制备属于各个碳纤维企业的核心机密,也是企业竞争力的核心所在。
2、树脂含量偏差
碳纤维预浸料中的碳纤维原丝和树脂含量的偏差对性能的影响非常大,尤其是树脂含量的多少。碳纤维种类和含量的波动,会造成力学性能分布不均匀,因此碳纤维预浸料中的树脂含量偏差应该尽可能缩小,控制在±3%以内较好。
3、挥发组分
碳纤维复合材料是有孔隙率这一说的,是指碳纤维复合材料中留有空隙的部分占整体比例的值,孔隙率越大,碳纤维复合材料性能越差。碳纤维预浸料的挥发组分直接影响孔隙率这个参数,挥发组分越高,孔隙率越大。需要将碳纤维预浸料的挥发组分控制在2%以内,来保持碳纤维复合材料的孔隙率达标,另外制作主要承力构件的碳纤维预浸料的挥发组分需要控制在0.8%以内。
碳纤维预浸料的力学性能受制于多项关联参数,碳纤维与树脂的匹配性、树脂含量偏差和挥发组分只是其中的几种。国内碳纤维行业想要追赶日本,还有更多的参数需要研究彻底。
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