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碳纤维增强复合材料--皇冠上的明珠

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发表于 2019-1-10 10:44:00 | 显示全部楼层 |阅读模式
CFRP使用的树脂有两大类,一类是环氧树脂及非饱和聚酯树脂等热硬化性树脂,另一类是聚丙烯(PP)及聚酰胺(PA)等热可塑性树脂。这两种树脂的特性有所不同。
热硬化性树脂在碳纤维浸渍阶段为低粘度单体,之后,随着成型时的加热发生聚合,变成聚合物(树脂)。由于聚合反应需要一定时间,因此成型周期通常较长。利用制造飞机结构件时使用的热压罐法,加热时间达到2~4小时。
用热可塑性树脂时,其成型与通常的树脂成型基本相同,小尺寸部件的射出成型可在10秒内完成,即便是非常大的大尺寸部件的冲压成型,也可在1分到数分内完成。由于加工效率高,因此可轻松实现低成本化。不过,与热硬化树脂相比,热可塑性树脂的熔融粘度较高,所以加工大尺寸部件时必须使用大型冲压机。
CFRP材料最初应用于航天工业,这项技术在20世纪70年代已渐趋成熟。20世纪60年代,美国开始把CFRP材料应用在土木工程领域。现在还广泛应用于体育器械、纺织、化工机械及医学领域。也是新能源汽车“轻量化”最有效的解决方案,在汽车轻量化方面发挥着日益重要的作用。碳纤维复合材料的应用是汽车轻量化的必由之路,其在汽车上成功实现产业化应用也必将引领轻量化的大潮。
不仅如此,优化设计的碳纤维增强复合材料零部件比钢能的质量轻70%,比铝则轻了30%,这些优点使其对许多非交通运输相关行业也极具吸引力,例如风能发电中使用的零部件、运动器材、石油勘探设备和消费类电子产品。
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