碳纖維復合材料快速固化工藝
2020-06-28

目前碳纖維復合材料的普及應用處于黎明前的黑夜,諸多領域都開始大量測試碳纖維復合材料,各類實驗設計都在探索和積累當中。碳纖維制造的成本問題是當前阻礙工業化應用的主要啊問題,其中制造成本占了制品的一半以上。其中主要原因是這種材料成型的時間長、消耗的能量大、生產的效率低、制造工藝輔料貴。低成本的快速成型固化工藝成為降低成本的關鍵因素。下面英特力新材對這類技術的探索做一下介紹。
 


 

  制作高品質的碳纖維制品一般都是使用熱壓罐小批量制作,對于需要大批量生產的項目難以實現。為了提高效率降低成本,行業內專門開發除了適合工業批量生產的技術,如固化預浸料、注射成型、快速模壓成型。
 

  快速固化成型是指樹脂體系能夠在一定溫度下快速反應固化,一般固化時間<20 min,采用快速固化復合材料技術是汽車行業降低成本和提高效率的共識,世界上大的幾家復合材料制造廠商都分別發展了各自的快速固化預浸料體系。這些預浸料體系固化時間通常<20min,而室溫儲存期往往大于一個月.并且大部分體系都采用彈性固化制度,固化溫度一股在120-160℃之間.溫度越高固化速率越快,最快約2min可實現固化成型。
 

  由于快速固化存在相應的技術難度.目前只有少數幾個大型復合材料相關企業掌握了快速固化預浸料技術。目前汽車廠商在使用快速固化制造復合材料制件時.大多采用模壓工藝、高壓RTM工藝(HP-RTM)等工藝。GIM工藝是汽車復合材料零件快速成型開發的工藝。將纖維編織物垂直放置于模具上,樹脂在真空下注射,兩端模具和模固化。該成型工藝的主要特點是產品固化時間短(5-15min)、注射壓力低(<1MPa)、可做夾芯結構(芯材為閉孔泡沫)。目前GIM成型生產線己經在福特某車型的引擎蓋得到應用。
 

  復合材料的低成本快速成型除了要依靠快速固化的樹脂之外,連續化的快速成型設備也是其發展的關鍵。在樹脂方面,聚氨酷、環氧等具備快速固化性項的樹脂是當前的研究熱點,環氧樹脂適合于預浸料模壓及HP-RTM等多種工藝,聚氨酯是前主要還是應用于HP-RTM及GIM等工藝。除此之外,熱塑性樹脂預浸料模壓也是當前研究的取點方向之一熱塑性樹脂具備成型速度快,可回收利用等特性,但需要解決的是纖維與樹脂的界面結合問理。

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