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有关碳纤维及碳纤维增强塑料复合材料的几个常见问题

   日期:2021-10-25     来源:碳纤维及其复合材料技术    浏览:321    评论:0    
核心提示:碳纤维增强塑料(Carbon fiber-reinforced plastic,CFRP)是一种真正的高科技材料。它凭借着能够使金属钢和铝相形见绌的优异特
 碳纤维增强塑料(Carbon fiber-reinforced plastic,CFRP)是一种真正的高科技材料。它凭借着能够使金属钢和铝相形见绌的优异特性,不断开拓新的应用领域,并且在许多领域已经成为不可或缺的重要组成。
技
什么是碳纤维?
  碳纤维是一种工业生产的高性能纤维,经过精细加工后,它几乎完全由碳元素组成。它们直径很细,在显微镜下大约比人的头发细八倍。
  为了使其可用于各种应用领域,1000至数十万根长丝组合成复丝纱(粗纱),并缠绕在卷轴上。
  
碳纤维是如何生产的?
  碳纤维是高科技制造工艺的产物。它是从诸如聚丙烯腈(PAN)等原料产品开始,聚丙烯腈具有优异的耐化学品和耐溶剂性,在道加工工艺步骤中,PAN会形成纤维,然后将纤维缠绕到线轴上——即所谓的“前驱体”。随后将PAN纤维进行热处理加工,它们会先在 200-300 摄氏度下氧化,然后在 1200 至 1800 摄氏度下碳化。经过表面处理和上浆处理后,碳纤维被卷起并准备使用。
  
碳纤维有几种类型?
  在前驱体的生产过程中,后期碳纤维已经具备了所需的性能。碳纤维的主要区别在于以下性能:
  粗纱中单个纤维或长丝的数量
  细丝的直径和形状
  强度、模量以及伸长率
  表面特性也决定了纤维与复合材料中塑料基体的协调性
  根据终应用,对碳纤维和CFRP制成的部件的要求也会发生变化。虽然模量对于某种应用特别重要,但保持拉伸强度下的模量可能是另一种应用的主要因素。
  
CFRP是什么意思?
  CFRP是碳纤维增强塑料的缩写。CFRP是一种由多种成分(基体材料以及嵌入基体中的增强碳纤维)组成的材料。合成树脂通常会作为基体材料。根据所用碳纤维的类型、基体和制造工艺,固化后的复合材料具有不同的机械性能。
  
CFRP是如何生产的?
  生产CFRP的方法多种多样,根据应用的不同,它们在生产成本和性能范围方面具有不同的优势。在CFRP制造过程的开始阶段,碳纤维可以是连续纤维,也可以被编织成碳纤维织物,甚至可以进行缠绕。
  对于CFRP常见的生产技术包括以下几项:
  预浸料压缩成型
  高压釜技术
  长丝缠绕
  RTM工艺(树脂传递模塑)
  喷涂
  湿压
  编织
  胶带铺设
  纤维铺放
 
CFRP有什么特性?
  CFRP主要用于其他材料达到承载能力极限的地方。重要的是,CFRP的轻质和耐用性非常重要:CFRP比钢轻五倍,重量仅为铝的60%。其他性能包括高疲劳强度、X射线透明度和低热膨胀。
  
CFRP在哪里使用?
  CFRP的应用可以说是没有限制。如今,CFRP常见的应用领域是航空航天、汽车和风能。在医疗技术、机器人技术、自动化技术、测量技术和光学领域,以及在机械工程和体育休闲领域,CFRP可以多种不同的方式使用。
 
CFRP的价格是多少?
  CFRP的成本一般不能一概而论,它的价格非常个性化,主要取决于CFRP的开发、类型、生产和相应数量。
  
CFRP和GFRP有什么区别?
  CFRP和玻璃纤维增强塑料(glass fiber-reinforced plastic,GFRP)的主要区别在于使用增强纤维不同。顾名思义,碳纤维用于CFRP,而玻璃纤维用于GFRP。基于碳纤维的CFRP具有更高的强度,并且有较低的密度而更轻。另一方面,玻璃纤维更便宜,这是它们经常被使用的原因。(参考来源:SGL Carbon)
 
 
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