展纱不充分会影响热塑性碳纤维的品质吗?
碳纤维在目前所有已知的材料中,是机械性能非常出色的一种,但它自身太过柔软,需要与其他基体材料融合形成外形稳定的复合材料,才能将出色的机械性能发挥出来。树脂基碳纤维复合材料是目前应用难度较低、应用范围较广的一种,该类碳纤维复合材料正向着热塑性的方向发展,不过这个过程并不顺利,展纱阶段就遇到了问题。
展纱不充分会影响热塑性碳纤维的品质吗?
展纱是什么意思?其实就是将碳纤维纱线铺展开来,听着很简单,其实在制备热塑性碳纤维复合材料时,这个步骤的难度超乎想象。想要热塑性碳纤维复合材料的性能保持一个较好的水平,需要碳纤维丝的排列和分布得非常均匀,而展纱就是为了达到这个效果。
在制备热塑性碳纤维复合材料的过程中,碳纤维会以纱线或织物的方式呈现出来,分布的越均匀,与热塑性树脂浸润的效果也就越好,融合而成的热塑性碳纤维复合材料的性能也就越强。
反之,如果碳纤维丝铺展后分布均匀,就会导致复合材料的机械性能发生变化。不均匀的碳纤维分布会留存很多薄弱点,导致热塑性碳纤维复合材料多个部位的强度下降,从而影响热整体的质量和性能。
那如何提高碳纤维丝的展纱效果呢?这个问题其实也一直困扰这从事碳纤维研究的专家和学者。设备改进、操作调整、加工优化等这些都是合理的改善方式,但具体如何才能生效,还需要经过不断的实验才能得出结论。
之所以热塑性碳纤维复合材料难以制备,除了展纱外,还有很多问题需要解决,比如热塑性树脂熔融温度过高如果长时间保持高温状态?熔融后的热塑性树脂粘度过高容易附着碳纤维丝束表面难以流动?热塑性树脂浸润效果不理想,无法形成稳定的物理结构等等。
总之,热塑性碳纤维复合材料并没有那么容易实现,尤其是连续碳纤维增强热塑性树脂复合材料这个方向想要突破,说不定还需要10年、20年,甚至更久。
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