碳纤维管卷管工艺增韧技术分析

  碳纤维管是碳纤维复合材料制品中较为常见的产品,在航天航空、海装军工、医疗器械、体育用品等多个领域有着广泛的应用。一般碳纤维管常用成型方式有缠绕成型、手糊成型、模压成型,卷管工艺大部分树脂基体为热固性,脆性比较大,抗冲击性能、断裂韧性和分层强度通常较差。因此如何抑制碳纤维环氧复合材料的脱层、层间开裂,提高其损伤容限是近年来复合材料研究的热点之一。

  为了解决这一问题,提高碳纤维环氧复合材料韧性最常用的方法就是提高树脂的韧性,基体树脂的韧性以及增强纤维的性能对复合材料的抗分层及损伤容限有着重要的影响。

  纳米纤维因具有较小的直径以及高的比表面积而使纳米纤维具有较小的直径,以及高的比表面积而使纳米纤维在固化的初始阶段能够充分地浸渍基体树脂,Xantu.Layr纳米纤维在基体树脂固化过程中原位相分离得到颗粒径匀一的纳米级Xantu.Layr粒子,Xantu.Layr粒子作为层间相改善复合材料的层间断裂韧性。与增韧颗粒对比,纳米纤维原位相分离成颗粒径均一的粒子,而增韧颗粒的分布不均匀性一直是常见问题。

  Xantu.Layr可充当脆性树脂基体的纳米级增强物质,由静电纺丝制备的多孔性聚合物纳米纤维添加在复合材料层之间,预浸料复材制件在制备和使用过程中应力集中区域主要集中在层间,因此在层间加入韧性材料往往可以有效地抑制层压板的分层。最终形成更坚韧的树脂,在受到压力或冲击时不易发生微小裂纹导致层间开裂。

  碳纤维卷管成型工艺是用碳纤维预浸料在卷管机上热卷成型的一种复合材料制品成型方法,其原理是采用卷管机上的热滚,使预浸料软化,熔化预浸料上面的树脂,在一定张力下,在辊旋转操作过程中,利用辊和心轴之间的摩擦,将预浸料连续卷到管芯上,然后在固化炉中固化,改善复合材料或预浸料的韧性及层间开裂能力。

  加入Xantu.Layr增韧后的碳纤维卷管有很高的比强度、比模量、耐湿热等性能,已在航空航天得到广泛应用,随着碳纤维环氧复材卷管工艺不断进步,除在上述高端体育用品中被广泛使用,目前已在F1赛车、军用装备、电子产品等大有发展前景。