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碳纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料

樹脂基復(fù)合材料具有比強(qiáng)度高、可設(shè)計性強(qiáng)、性能好、耐腐蝕性能好以及便于大面積整體成型和具有特殊的電磁性能等獨特優(yōu)點。酚醛樹脂雖然是老的一類熱固性樹脂

，但由于他的原料易得，合成方便，以及酚醛樹脂具有良好的機(jī)械強(qiáng)度和耐熱性能，尤其是具有突出的瞬間耐高溫?zé)g性能，（賀福.碳纖維及其應(yīng)用技術(shù)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004）而且樹脂本身又具有廣泛性的余地，素以目前酚醛樹脂仍廣泛用于制造玻璃纖維增強(qiáng)塑料、碳纖維增強(qiáng)塑料等復(fù)合材料（賀福、王茂章 碳纖維及復(fù)合材料【M】.北京；當(dāng)碳纖維＞10%時，體積電阻的變化趨于平緩，電阻值的下降與碳纖維含量的增加并不成正比。科學(xué)出版社，1995）

二：碳纖維復(fù)合材料的原料

1.碳纖維的常用品種

碳纖維品種分類有四種：一是按原絲分子分類，有PAN基、瀝青基、黏膠基三類；二是按性能分類，有通用、標(biāo)準(zhǔn)、高強(qiáng)高模、高導(dǎo)熱、活性等碳纖維；碳纖維生產(chǎn)就是不斷除去雜質(zhì)元素（主要為H、N、O、K、Na），減少缺陷，凈化、重整碳鏈的過程。三是按應(yīng)用領(lǐng)域分類，有航空用、工業(yè)用的碳纖維；四是按應(yīng)用于復(fù)合材料基體分類，有樹脂基用、金屬基用、陶瓷基用、CC用碳纖維。

2.纖維編織布

碳纖維編織布適應(yīng)一些特殊制品的需要而發(fā)展起來的，例如的端頭帽、飛機(jī)的剎車片，它們不能用簡單的纖維迭層方法制造，否則有些方向強(qiáng)度太低。一種簡易的編制布是X-Y方向正交的方格和斜紋布。但我國碳纖維2007年產(chǎn)能僅200噸左右，而且主要是低性能產(chǎn)品，沒有形成規(guī)模化產(chǎn)業(yè)，絕大部分依賴進(jìn)口，價格非常昂貴，比如標(biāo)準(zhǔn)型T300市場價格曾高達(dá)4000元/千克～5000元/千克。更復(fù)雜的是三方向、四方向、七方向和九方向的編織物，那是根據(jù)特殊設(shè)計要求而制造的，沒有商品。編制平面部即可用于結(jié)構(gòu)件，優(yōu)點是制品工藝過程形態(tài)穩(wěn)定，又可用于裝飾品，得益于它漂亮的花紋。應(yīng)用3K斜紋布制作汽車排氣筒和汽車控制臺面就為美觀。

、高質(zhì)量的碳纖維，以滿足和民用產(chǎn)品的需求，扭轉(zhuǎn)大量進(jìn)口的局面，是當(dāng)前我國碳纖維工業(yè)發(fā)展的迫切任務(wù)。

一、生產(chǎn)方法

目前，工業(yè)化生產(chǎn)碳纖維按原料路線可分為聚腈(PAN)基碳纖維、

瀝青基碳纖維和粘膠基碳纖維三大類。碳纖維生產(chǎn)就是不斷除去雜質(zhì)元素（主要為H、N、O、K、Na），減少缺陷，凈化、重整碳鏈的過程。另一方面．CFRP具有高的阻尼特性，可使擊球時間延長,球被擊得更遠(yuǎn)。從粘膠纖維制取高力學(xué)性能的碳纖維必須經(jīng)高溫拉伸石墨化，碳化收率低，技術(shù)難度大、設(shè)備復(fù)雜，成本較高，產(chǎn)品主要為耐燒蝕材料及隔熱材料所用；由瀝青制取碳纖維，原料來源豐富，碳化收率高，但因原料調(diào)制處理復(fù)雜、產(chǎn)品性能較低，亦未得到大規(guī)模發(fā)展；由聚腈纖維原絲可制得

碳纖維材料的成型工藝方法及應(yīng)用

碳纖維材料成型主要有兩種，一種是熱固化成型，一種是熱塑型成型

。

熱固化成型是指將碳纖維按不同方向、不同層數(shù)鋪設(shè)出制品形狀 ,在一定壓力和溫度下固化成型 .而復(fù)合材料成型工藝 ,較常見的有以下 5種 .

裱糊成型工藝

它是用手工將預(yù)浸料裱糊在模具上 ,然后固化成型 .此法的優(yōu)點是工藝裝備簡單 ,手工完成比較復(fù)雜的操作 ,能加工出形狀復(fù)雜的零件 ,適用于小批量生產(chǎn) ;缺點是生產(chǎn)效率低

,勞動條件差 ,勞動強(qiáng)度大 .筆者采用該工藝試制出的碳纖維整體車架樣件 ,表觀質(zhì)量尚可 ,但尺寸精度較差 ,工藝穩(wěn)定性差 .