热塑性碳纤维复合材料的3个基本常识
热塑性碳纤维复合材料被认为是可替代热固性碳纤维复合材料的新型材料,因为它在综合性能上更胜一筹。不过热塑性碳纤维可不是这么容易就能研究出来的,目前还停留在初期阶段。智上新材料建议大家先了解一下热塑性碳纤维复合材料的3个基本常识,再深入了解这个神奇的领域。
1、热塑性碳纤维复合材料分为哪些类型?
热塑性碳纤维复合材料也分为多个品类,主要有2个方向,1个方向是树脂类,1个方向是碳纤维类的。
光是热塑性树脂基体就有好几种,目前常用的有聚苯硫醚(PPS)、聚醚醚酮(PEEK)、热塑性聚酰亚胺(TPI)等;而根据碳纤维来分,有粉末/短切碳纤维(SCF)、长切碳纤维(SCF)和连续碳纤维(CCF)这几种。
其中聚苯硫醚(PPS)和聚醚醚酮(PEEK)的树脂性能更强,不过对应是加工难度的也更大,目前国内还无法进行大批量的碳纤维预浸料的生产。
碳纤维类中,连续碳纤维(CCF)的增强效果更好,有它在内的热塑性碳纤维复合材料的综合性能更好,不过连续碳纤维(CCF)的加工方式多以手工完成,批量生产还不具备条件。
2、热塑性碳纤维复合材料更环保么?
热塑性碳纤维复合材料不同于热固性碳纤维复合材料的一个最大特点,就是可以二次热塑加工成型,这对于成品加工和材料回收再利用来说具有深远的意义。
就性能来说,热塑性碳纤维复合材料更好,大范围的普及,势必对原料供应和企业生产带来巨大的压力。碳纤维复合材料制品在加工时,容易因为温度、压力和时间等因素出现良品率下降的问题,热塑性碳纤维制品可以通过二次加工再次成型,避免了原料的浪费,对于环保来说更好一些。
日本帝人已可以依据独特要求,在生产流程中设计方案加上收购工艺流程,将冲压模具后的热塑性碳纤维复合材料边角余料剁碎、注塑加工、做成再造材,用以制做成中小型商品或是在碳纤维样品上注塑加工螺帽螺母用。这类方式能很大水平地减少原料耗损,提升热塑性碳纤维复合材料的应用高效率,减少综合性成本费,进而完成了环境保护的目地。
3、热塑性碳纤维复合材料只能注塑生产?
就目前热塑性碳纤维复合材料的生产加工来说,注塑生产是当下比较合适的一种工艺。对比模压成型工艺来说,注塑成型的优势在于自动化水平高,易于大批量生产;同时碳纤维原料不与外部接触,生产过程中不会粘上小黑点、残渣等问题,品相更好;最重要的是机器化生产,对于性能稳定性、精密度来说可控性更高。
不过注塑成型工艺更适合粉末/短切碳纤维热塑性复合材料的加工成型,长切和连续碳纤维非常容易堵住注塑口,给生产带来较大的阻力。因此长切和连续碳纤维热塑性复合材料适合用模压成型工艺来生产。同时,这也限制了连续碳纤维热塑性复合材料的产能。
还有一点非常重要,那就是长切/连续碳纤维热塑性复合材料生产出来的制品性能更好,虽然稳定性可控程度较低,但目前来说是较为合适的一种生产方式。
热塑性碳纤维复合材料的研究每天都在进行,距离正式的量产还有较大的距离。全球碳纤维材料的需求不断提升,会吸引更多的企业和人员投身于此,相信不管是热固性碳纤维,还是热塑性碳纤维,它们的未来都将更加闪亮。
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