热塑性碳纤维板材类零部件的模压固化工艺

 

 

 

连续碳纤维增强热塑性单向预浸带对热塑性碳纤维板材成品性能的影响是首要的，预浸带中碳纤维丝束是否被树脂基体充分浸润、碳纤维原丝是否分布均匀，这些都是决定板材质量的前提因素。

 

在开发和制造连续碳纤维增强PA/PPS/PEEK等热塑性系列单向预浸带的基础上，碳纤维零部件制造商智上新材料科技陆续推出了连续碳纤维增强热塑性板材及相关的热塑性碳纤维零部件的定制服务，对于连续碳纤维热塑性板材的制备拥有更深层次的认识。

 

 

与热固性碳纤维板材的模压热固化成型过程类似，采用连续碳纤维增强的热塑性单向带制作热塑性碳纤维板材时，随着温度的升高，基体树脂会发生软化，树脂与纤维之间的约束力会下降。在外力作用下碳纤维丝束间会通过相互挤压和面内剪切变形来适应曲面曲率变化，同时树脂基体随着碳纤维丝束而流动并及时填补因此而产生的材料空隙，进而获得一个相对稳定的状态。

 

在热塑性碳纤维板材成型过程中，压力载荷和化学固化两种作用同时存在，热、力载荷和固化反应之间产生强烈交互。一般来说，碳纤维的弯折、堆叠和挤压与热塑性树脂流动之间不易协调，对板材树脂基体的固化程度、各铺层间界面的结合状态产生显著影响。特别是不合理的热、力工艺设计会使基体固化程度降低，缺陷数量剧增，界面结合强度减弱，内应力增加，就会引起局部固化状态恶化甚至开裂。为此，智上新材料在热塑性碳纤维板材的制作过程中一定会通过样品实验、精确计算和优化调整等几方面为板材成品性能提供技术保证。例如，通过调整固化温度、升温方式、初始压力等工艺参数对材料的厚度、树脂固化度以及纤维增强体与树脂基体之间的结合力进行局部优化，最终提升板材的综合力学性能。

 

 

另一方面，智上新材料也强调单向预浸带的铺层顺序和铺层方向在连续碳纤维增强热塑性板材的制备过程中的重要意义。因为不同角度铺层的各向异性，铺层顺序对热塑性板材的强度、刚度和损伤形态都有着直接的影响。

 

总之，热固化工艺与单向带的铺层方案都需要根据热塑性树脂具体的性能特征，以及其与连续碳纤维丝束结合的特定状态作出恰当的选择和判定。

 

来源：碳纤维复合材料