碳纤维原材料的选择:
T700和T800在中高端类碳纤维零部件中应用较多,国产和进口产品在原材料价格和具体性能上存在一定的差异。据国内碳纤维零部件制造商智上新材料介绍,从外观上看,国产T700级碳纤维表面略微粗糙,偶有凹凸不平,在显微镜下可观察到细微颗粒附着,原丝存在少许的沟槽结构。以上现象说明国产碳纤维表面处理技术有待提高,这不仅有碍于碳纤维强度优势的发挥,对零部件产品性能的稳定性也有消极影响。
相对于T700来说,国产T800级碳纤维表面较为光滑,沟槽结构浅而细,凸起结构较少,产品性能更加稳定。这是因为T800级碳纤维表面含氧量较高,能够有效提高表面的化学活性,使得界面剪切强度、拉伸强度相对较高,力学性能更为理想。另一方面,国产T800级碳纤维质量控制较好,整体性能与进口产品不相上下,产品价格却低于进口碳纤维,较高的性价比有利于提升其在碳纤维市场的竞争力。
进口的东丽T700表面光滑,无明显沟槽结构,凸起结构少,拉伸模量高。因为表面石墨化程度高,碳纤维排布有序性强,有效提高了碳纤维的拉伸模量,界面剪切强度更高,力学性能优越。从性能上说,东丽的T700市场竞争的优势会更大一些,但是比国产T700价格高很多,更适合用于制备对性能要求较为苛刻的高端零部件。
常见树脂基体的选择:
1.环氧树脂对碳纤维浸渍粘结性比较理想,树脂自身固化后也具有良好的力学性能、耐化学性能和尺寸稳定性,是碳纤维增强树脂基复合材料中最重要的基体材料之一。但环氧树脂类在耐高温、耐磨性等方面的缺陷阻碍了碳纤维在特定工作场景中的应用。
2.耐高温双马树脂基碳纤维复合材料玻璃化转变温度可达到355℃,力学性能优良,界面性能和韧性良好,在高温下具有较好的保持率,能满足200℃的长期高温工作需求,短期最高使用温度可以达到230℃,因此这类树脂基碳纤维被应用于飞机主要承力结构和功能结构等重要领域。
3.热塑性树脂基碳纤维复合材料的耐高温、耐磨性、耐冲击和耐腐蚀性都比热固性树脂基碳纤维复合材料更具优势,例如智上新材料开发的连续碳纤维增强PPS/PA6/PEEK系列单向预浸带,其以中高端热塑性树脂为基体,与碳纤维材料的高性能实现了强强联手的完美效果,使之在电子电器、高端医疗、智能化工业机械等领域有更高的应用价值和更广阔的应用空间。
常见成型方式的选择:
1.预浸料成型包括模压成型、热压罐成型、真空袋压成型等,成品质量稳定、尺寸精度高,是板材、壳体、承力结构件、机械臂等零部件常用的成型方式。智上新材料采用该种成型方式制备的碳纤维零部件能够满足大部分工业设备对高端复合材料的应用需求,能够在性能与制造成本之间取得良好的平衡。
2.缠绕成型方式多应用于压力容器、压力管道等民用产品和其他管/筒状类工业产品。
3.拉挤成型方式的生产效率较高、纤维向强度优异,例如,大兆瓦级风电叶片主梁多采用碳纤维拉挤复合材料,但这种成型方式对产品的截面形状有很大的限制。
4.液体成型包括树脂传递模塑(RTM)、真空辅助成型(VARI),该成型方式效率高、成本低、尺寸精度高,但该工艺容易出现未浸润区域,报废概率大,仅适用于小型零部件,较多用于汽车零部件制造。
,