碳纖維輥耐高溫能力如何提升?
提高碳纖維材料,最為人津津樂(lè)道的是它無(wú)與倫比的性能,所以它才會(huì)成為航空航天領(lǐng)域中不可多得的高性能材料之一。將碳纖維材料加工成各種制品,如輥軸、管材、板材等是常見(jiàn)的用法之一,碳纖維輥可用于紡織、印刷、造紙、鋰電池等行業(yè),碳纖維輥是否可以在溫度較高的環(huán)境中使用呢?
碳纖維輥耐高溫能力如何?
碳纖維輥的耐高溫能力一般,不算高,通常在200℃的環(huán)境中就無(wú)法長(zhǎng)時(shí)間使用了。其實(shí)并不是碳纖維材料耐高溫能力差,而是熱固性樹(shù)脂部分無(wú)法耐高溫。碳纖維輥是由碳纖維絲和樹(shù)脂部分融合而成的,目前使用的樹(shù)脂多為熱固性,未來(lái)熱塑性碳纖維復(fù)合材料技術(shù)突破,耐高溫能力還會(huì)有所提升。
如何提高碳纖維輥的耐高溫能力?
熱固性碳纖維輥想要提高耐高溫能力并非不可能,其實(shí)有2種方法可以進(jìn)行改善和提升,其中之一就是從自身出發(fā),將熱固性樹(shù)脂換成熱塑性樹(shù)脂,從而提高整體耐高溫能力;另一種就是從外在進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)了,給碳纖維輥加上一層耐高溫涂層,實(shí)現(xiàn)耐高溫能力。
從自身材料出發(fā),應(yīng)該選擇耐高溫能力更好的熱塑性樹(shù)脂,生產(chǎn)出熱塑性碳纖維輥。目前被寄予厚望的熱塑性樹(shù)脂有聚醚醚酮樹(shù)脂、聚苯硫醚樹(shù)脂、熱塑性聚酰亞胺樹(shù)脂和聚酰胺樹(shù)脂,它們的耐高溫能力較熱固性樹(shù)脂有明顯的提升,可以超過(guò)200℃,因此制成的熱塑性碳纖維輥可以在200℃的環(huán)境下正常工作。
該方式存在一個(gè)很大的問(wèn)題,那就是熱塑性樹(shù)脂怎么能夠碳纖維絲更好的浸潤(rùn)融合。熱塑性樹(shù)脂在高溫熔融狀態(tài)下具有很強(qiáng)的粘性,想要充分浸潤(rùn)難度很大,想要制成性能分布均勻的熱塑性碳纖維輥需要邁過(guò)一系列的難關(guān)。
從外在補(bǔ)強(qiáng)上考慮,就是給熱固性碳纖維輥涂上一層耐高溫涂層,這個(gè)方式其實(shí)已經(jīng)有應(yīng)用的實(shí)例了,參考今年的北京冬奧會(huì)碳纖維火炬。氫能燃燒的溫度可以達(dá)到700℃,“飛揚(yáng)”火炬的碳纖維身體可以抵抗這種高溫,很可能是使用了耐高溫能力極強(qiáng)的涂層。
就目前來(lái)看,碳纖維輥很少應(yīng)用到高溫場(chǎng)景中,紡織、印刷、造紙和鋰電池設(shè)備的運(yùn)行環(huán)境都是常溫狀態(tài),短期內(nèi)碳纖維輥對(duì)耐高溫并沒(méi)有很大的需求。
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