熱塑性碳纖維管加工成型時(shí)不可忽視的4個(gè)細(xì)節(jié)

    熱塑性碳纖維是碳纖維復(fù)合材料發(fā)展的未來方向，不過當(dāng)下該研究方向還沒有取得突破性的進(jìn)展。想要得到質(zhì)量較高的熱塑性碳纖維管，只能在加工工藝上精益求精，來看看在生產(chǎn)加工熱塑性碳纖維管的過程中不可忽視的4個(gè)重要細(xì)節(jié)吧。

 
    1、熱塑性碳纖維管的空隙率和剪切強(qiáng)度
 
    熱塑性碳纖維管的剪切強(qiáng)度會(huì)隨著鋪層時(shí)的空隙率增加而減小，這就意味著如果在進(jìn)行鋪層或者纏繞時(shí)沒有壓實(shí)，留下了空隙，就會(huì)降低碳纖維管的力學(xué)性能，包括剪切強(qiáng)度、壓縮性能、耐疲性能等。想要避免該種情況，可以通過控制工藝參數(shù)減少纏繞過程中的空隙率。
 
    2、熱處理溫度與熱塑性碳纖維管層間剪切強(qiáng)度
 
    熱塑性碳纖維管的層間剪切強(qiáng)度同樣受熱處理影響，因此熱處理這道工序如果操作得當(dāng)，就可以一定程度上提高管材層間剪切強(qiáng)度。分析其中的原因可以發(fā)現(xiàn)，碳纖維絲束與熱塑性樹脂的膨脹系數(shù)不同，在固化成型過程中會(huì)產(chǎn)生一定的殘余應(yīng)力，而熱處理可以有效松弛層間的殘余應(yīng)力，加強(qiáng)碳纖維絲束與熱塑性樹脂的粘結(jié)強(qiáng)度，從而提高層間剪切強(qiáng)度。

 
    3、碳纖維含量與熱塑性碳纖維管層間剪切強(qiáng)度
 
    在熱固性碳纖維管中，碳纖維含量上升，管材的層間剪切強(qiáng)度反而會(huì)有所下降。在熱塑性碳纖維管中，這種情況會(huì)有一些不同。目前的熱塑性碳纖維管中的碳纖維的含量并不高，如果碳纖維含量提升，熱塑性碳纖維復(fù)合材料預(yù)浸料的整體強(qiáng)度會(huì)有一定的提升，均勻性也有所提升，在一定比例下反而會(huì)提高層間剪切強(qiáng)度。
 
    4、預(yù)浸帶鋪放的精確性與熱塑性碳纖維管壁密度的穩(wěn)定性
 
    在纏繞成型過程中，預(yù)浸料鋪放的準(zhǔn)確性對碳纖維絲束的分布有著重要影響，密度的不同直接影響到碳纖維管的整體性能。在受到低速?zèng)_擊時(shí)，較大的密度差異更容易導(dǎo)致碳纖維管層間開裂，降低其應(yīng)用安全性。在對纏繞工藝進(jìn)行優(yōu)化的同時(shí)，還需要對碳纖維管的質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格把控，保證產(chǎn)品質(zhì)量的均衡性和穩(wěn)定性。
 
    熱塑性碳纖維管還無法做到像熱固性碳纖維管那樣輕松獲得，這是因?yàn)闊崴苄詷渲娜廴跍囟容^高，與碳纖維絲束融合形成穩(wěn)定的熱塑性碳纖維復(fù)合材料的難度提升了好幾個(gè)臺階。未來隨著熱塑性碳纖維研究的深入，相信熱塑性碳纖維管的生產(chǎn)能力會(huì)有所提升。
 
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