公眾號在前文發布的文章《一文簡要了解碳纖維預浸料》中已對碳纖維預浸料的基本概念、主要形式以及性能等進行了簡單介紹,本文將在其基礎上采取圖文并茂的方式介紹碳纖維預浸料的加工方法及鋪貼成件

為什么使用碳纖維預浸料?

 

碳纖維預浸料具有易成型、成本低、纖維含量易控制等優點,而且碳纖維預浸料具有優異的拉伸、剛度、疲勞、耐腐蝕等性能。因此,碳纖維預浸料獲得廣泛應用。

在碳纖維預浸料選擇上主要取決于兩大因素:性能和成本。預浸料主要優點如下所示:

 

 

 

碳纖維預浸料是如何生產的?

 

碳纖維預浸料加工方法主要有樹脂膜轉移法(兩步法)和溶劑法(一步法)。兩種工藝示意圖如下所示:

 

 

 
 

 

 

碳纖維預浸料如何鋪貼成件?

 

在碳纖維預浸料鋪貼成件過程中首先需要工裝設計,通過設計一種簡單、穩定的工裝意味著在固化過程中能夠對部件施加均勻壓力,工裝設計主要考慮因素如下:

 

 

 

 

在完成工裝后須進行鋪放,主要分為手工鋪放、自動鋪貼、自動鋪絲三種不同方式。

手工鋪放:適用于各種類型的、不同寬度的單向或織物碳纖維增強預浸料,該方式適用于復雜形狀部件、單板和夾層板的中、小批量生產。

 

▲  手工鋪放

自動鋪貼:常用于單向預浸帶的自動鋪貼,也可用于其他增強材料,適用于大中小曲率的單板結構部件。

 

 

▲  自動鋪貼

自動鋪絲:用于單向窄帶預浸料自動鋪放,適用于大曲率復雜結構的制造。

 

▲  自動鋪絲

國產高模碳纖維能否加工預浸料?

高強高模碳纖維具有極高的拉伸模量,如M55J級高模碳纖維拉伸模量高達540GPa,纖維脆性大致使預浸料加工難度增加,如張力控制不勻極易造成纖維起毛、斷絲。

寧波材料所于2016年1月在國內率先實現國產M55J級高強高模碳纖維關鍵技術突破,隨后實現了中試穩定化連續生產為了驗證國產M55J級高強高模碳纖維工藝性,采用兩步法工藝分別加工得到300mm、600mm幅寬國產M55J級高強高模碳纖維預浸料。

 

▲ 寧波材料所國產M55J級高強高模碳纖維預浸料

 

經用戶單位及專業機構評測,寧波材料所國產M55J高強高模碳纖維預浸料的表觀質量無瑕、工藝性優良。

采用上述國產M55J級碳纖維預浸料與國外同類產品進行了對比研究,對比樣以日本東麗M55J碳纖維為增強纖維,基體選用相同環氧樹脂基體,在相同固化工藝、測試標準及測試條件得到復合材料性能如下:

國產M55J級高強高模碳纖維復合材料性能與國外對比

 

 
從上表中可以看出寧波材料所國產M55J級碳纖維增強環氧樹脂復合材料性能與日本東麗M55J碳纖維復合材料性能相當,部分指標甚至優于國外產品。此外,寧波材料所通過纖維結構-性能的設計與調控可加工性能優異的國產M55J級碳纖維/氰酸酯樹脂預浸料。

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透過上述文章的介紹

無論是碳纖維板材還是其他複合材料,產品的後加工品質,一直以來都是製造廠爭取客戶訂單的關鍵

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