碳纖維板性能與模壓成型工藝3要素
碳纖維材料在工業(yè)生產(chǎn)中起到了不小的作用，很多新能源相關(guān)的產(chǎn)業(yè)里都能看到它的身影。碳纖維板是較為常用的應(yīng)用形式，其性能好壞不但與碳纖維原料直接相關(guān)，同樣與生產(chǎn)工藝密不可分。碳纖維板多采用模壓成型工藝生產(chǎn)，智上新材料帶你認(rèn)識一下模壓成型工藝的3要素吧。
模壓成型工藝與碳纖維板相契合
什么是模壓成型工藝？首先得搞清楚這個問題。模壓成型工藝，本質(zhì)上是將粉狀、顆粒狀或纖維狀的物料放入模具型腔中，然后通過加溫加壓使其固化成型的一種加工方式。
模壓成型原理上是利用樹脂固化反應(yīng)中各個階段的特性，來實(shí)現(xiàn)制品成型，加壓可以促使樹脂及增強(qiáng)材料的流動，經(jīng)過一定溫度和時間的處理，最終得到需求的產(chǎn)品。模壓成型對設(shè)備的要求較高，需要可精確控制的液壓機(jī)，還有高強(qiáng)度、高精度和耐高溫的模具。
了解完模壓成型，一對比碳纖維預(yù)浸料，大家肯定就能明白，為什么碳纖維板要用模壓成型來加工處理了吧。碳纖維預(yù)浸料中的樹脂在加壓狀態(tài)下，可以帶著碳纖維絲束流動至各個角落，保證碳纖維板各個部分的性能基本一致，從工藝角度最大限度的保障了碳纖維板的質(zhì)量。
模壓成型工藝中影響碳纖維性能的3要素
1、升溫速率：模壓成型的時候，是將上下鋼模合并之后放在熱壓機(jī)中進(jìn)行加熱加壓，整個系統(tǒng)屬于開放式，所以在固化過程很難做到像熱壓罐那樣保持穩(wěn)定。在同一個加熱功率條件下，模具溫度較低時，其升溫的速度較快，而當(dāng)溫度較高的時候，升溫的速度變慢；升溫速度太慢，會導(dǎo)致整個壓制的過程時間變長，升溫的速度過快，會導(dǎo)致表層的材料提前凝固，層間的剪切強(qiáng)度降低，產(chǎn)品表面會出現(xiàn)白斑、富膠等缺陷。所以在成型過程中，可以采用改變加熱功率的方式，從而保證模具的升溫速度可以保證在合適的范圍內(nèi)（不超過±5℃）。
2、預(yù)壓實(shí)工藝：碳纖維預(yù)浸料在層疊的時候，其中必定會夾帶空氣，將碳纖維坯件裝入模具合模之后，按照工藝的要求進(jìn)行加壓加熱，在這個過程中，由于環(huán)氧樹脂的粘性較大，空氣無法全部溢出，會產(chǎn)生空隙。在坯料裝模之后，可先將模具至于熱壓機(jī)進(jìn)行冷壓處理，將碳纖維預(yù)浸料之間壓制緊實(shí)，然后在卸去壓力，進(jìn)行加熱固化，等到加熱到一定程度的時候，再進(jìn)行加壓，這樣可以很好的解決碳纖維板的空隙問題。
3、加壓時機(jī)選擇：在碳纖維板的固化成型過程中，加壓的時機(jī)是十分關(guān)鍵的。固化加壓時間過早，樹脂溢出過多，會導(dǎo)致樹脂的含量過低，層間剪切強(qiáng)度下降；加壓時間過遲，樹脂初步凝固，再進(jìn)行加壓，產(chǎn)品的厚度難以得到保證，并且樹脂含量偏高會導(dǎo)致產(chǎn)品的彎曲強(qiáng)度下降。所以不能只根據(jù)樹脂體系的熱固化特性來確定何時加壓，要根據(jù)實(shí)際的情況進(jìn)行抉擇。
碳纖維板的性能強(qiáng)弱，上限由預(yù)浸料的品級決定，而下限和穩(wěn)定性則由生產(chǎn)工藝而決定。模壓成型工藝就是制約它性能穩(wěn)定性的根本所在，也是每個碳纖維企業(yè)在日常生產(chǎn)中必須要學(xué)習(xí)和提高的地方。
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