碳纤维复合材料可以注塑成型吗?

  碳纤维复合材料由增强相与基体相两部分构成,基体相起到传递应力的作用,一般为金属、陶瓷、树脂聚合物等,在绝大部分情况下碳纤维复合材料主要是采用热固性环氧树脂作为基体。增强相有连续纤维、长纤维(<30mm)、短纤维(<6mm)、晶须(微纳米级)等形态,其主要作用是承受载荷,在大部分情况下是采用的连续纤维,连续纤维呈一整根纤维状,在所有碳纤维复合材料中,采用连续纤维增强环氧树脂的复合材料力学性能是最高的,如普通级T300碳纤维复合材料的单向抗拉强度约为1700MPa,广泛应用于军工、航天等领域的承力结构件。

  目前市场上的碳纤维复合材料主要是采用碳纤维预浸料制作,预浸料是先把碳纤维按相同的方向排列,再采用树脂浸渍的方法使碳纤维转化成片状。而长纤维或者短纤维是指将连续碳纤维切碎成一定长度的短丝,然后按照一定的配比将短纤维混合到树脂或者热塑性塑料中(CFRTP),通过一些工艺方法在纤维和基体树脂之间界面形成有效的粘结,这样就合成了热塑性碳纤维复合材料。《产品浏览:碳纤维成型工艺

  根据碳纤维形式的不同以及基体材料的性质的差异,碳纤维复合材料的性能也是有天壤之别的。其生产工艺根据纤维形态及树脂类型的来决定,可以选择手糊法、缠绕法、真空袋囊热压罐法、反应注射成型法、树脂转移模塑成型、CFRTP粒料注塑成型等不同方法合成碳纤维复合材料制品。

  连续碳纤维增强环氧树脂复合材料主要是采用模压法、手糊法、缠绕法、真空袋囊热压罐法来生产,如:手糊法手糊法的一般操作流程是先在模具上放好脱模纸,涂布胶衣,将增强材料剪裁成设计要求所需的形状,铺放整齐,再涂布已配好的树脂;手工压辊赶走气泡,最后固化成型,手糊法是在玻璃钢成型技术基础上发展起来的手工操作方法。

  缠绕法缠绕法广泛应用在优质管材压力容器以及各类壳体等的制造上,主要是通过数控缠绕机将连续碳纤维在芯模上进行操作,缠绕法可分为湿法缠绕和干法缠绕两大类,湿法缠绕是先在生产现场用配好树脂溶液把纤维浸渍,再缠绕,干法缠绕则是用B阶预浸纱进行缠绕,一般按制品性能的要求进行设计缠绕图案,缠绕成型是应用较广泛的一种成型方法,同样只适用于热固性树脂作基体的复合材料。

  CFRTP粒料注塑成型法一般属于塑胶改性行业,是将碳纤维粉末分散至热塑性塑胶中,如PP、PC、PA、PEEK等。碳纤维粉末的比例约为5%-30%,可以提高塑胶的力学性能。由于它工艺简单,生产方便,成本较小,强度根据塑胶的不同,一般不超过150MPa,在各类工业仪器、电器外壳中得到了广泛的应用。

  因此,碳纤维的形态不一样、生产工艺不一样,其最终的力学性能也相差较大,模压法生产的连续碳纤维复合材料的强度约为注塑成型的十倍左右。江苏博实碳纤维复合材料有限公司主要采用模压、热压罐等工艺生产高性能连续碳纤维复合材料制品,目前成功开发过碳纤维工业机器人手臂、碳纤维耐压容器、卫星镜筒、卫星遮光罩、卫星太阳翼帆板、无人机等。