碳纖維的10種呈現(xiàn)方式
碳纖維復(fù)合材料聲名遠(yuǎn)播,不僅是航空航天領(lǐng)域的寵兒,更是工業(yè)領(lǐng)域的明星。碳纖維復(fù)合材料由碳纖維與樹(shù)脂融合而成,這個(gè)觀點(diǎn)我們都知曉。但是你知道作為原材料的碳纖維,它也有10種不同的呈現(xiàn)方式么?
碳纖維的10種呈現(xiàn)方式
1、研磨(粉末)碳纖維:碳纖維最基本的一種呈現(xiàn)方式,通過(guò)研磨將碳纖維制備成粉狀,與短切、長(zhǎng)切相近,但存在性能上的差距。極少用于水泥增強(qiáng)加固上,多以塑料、樹(shù)脂、橡膠等混合使用,用來(lái)改善基本的機(jī)械性能,提高耐磨性、導(dǎo)電性和耐熱性等。
2、短切碳纖維:與粉末及長(zhǎng)切相近,區(qū)別于短砂,是連續(xù)碳纖維經(jīng)過(guò)短切加工制備而成,顧名思義,是長(zhǎng)度較短的一種。通常與塑料、樹(shù)脂、水泥等混合,加強(qiáng)多種機(jī)械性能。最近幾年比較火的碳纖維3D打印使用的也是短切碳纖維。
3、長(zhǎng)切碳纖維:比粉末和短切碳纖維的性能更強(qiáng),制成方式與短切相同,區(qū)別在于碳纖維的長(zhǎng)度。長(zhǎng)切碳纖維作為碳纖維復(fù)合材料的原料之一,是目前熱固性碳纖維復(fù)合材料制品的主要原料之一。
4、連續(xù)長(zhǎng)纖維:這個(gè)應(yīng)該算是碳纖維最初的呈現(xiàn)方式,絲束由成千上萬(wàn)跟原絲組成,分為NT(未加捻)、UT(退捻)和TT或ST(加捻)3種。其中NT就是最為常用的碳纖維原絲,ST根據(jù)捻度方向分為S捻砂和Z捻砂。是連續(xù)碳纖維復(fù)合材料的基本原材料之一,熱塑性碳纖維復(fù)合材料多以此為加強(qiáng)體,應(yīng)用于航空航天、工業(yè)設(shè)備等。
5、短纖維紗線:簡(jiǎn)稱(chēng)短纖紗,一般是利用短切碳纖維支撐紗線,瀝青基碳纖維就經(jīng)常使用它作為原料,另外還用在隔熱材料、減摩減料等上面。
6、碳纖維織物:由連續(xù)碳纖維或碳纖維短砂編織而成,按照編織方式的不同,可以分為機(jī)織物、針織物和無(wú)紡布,機(jī)織物是目前最為常用的,畢竟機(jī)器制成,可批量生產(chǎn)。與連續(xù)碳纖維用途類(lèi)似,在航空航天、工業(yè)設(shè)備上較為常見(jiàn)。
7、碳纖維編織帶:是碳纖維織物的一種,跟碳纖維織物類(lèi)似,主要用于樹(shù)脂基體增強(qiáng),是碳纖維管的生產(chǎn)原料之一。
8、碳纖維紙:是碳纖維原絲經(jīng)過(guò)干法或濕法造紙工藝制備而成,在部分領(lǐng)域有所應(yīng)用,如防電靜板、電極、揚(yáng)聲器等,近年來(lái)做新能源汽車(chē)電池正負(fù)極使用。
9、碳纖維氈:通過(guò)機(jī)械梳理等方法,將碳纖維短纖分層,然后用針刺法制備而成,呈現(xiàn)形式為氈、墊子或無(wú)紡布,是編織物的一種,單獨(dú)拿出來(lái)說(shuō),主要是因?yàn)樗挠猛颈容^多,用來(lái)做隔熱保溫材料、耐熱保護(hù)層和耐腐蝕層基材的情況比較多。
10、碳纖維預(yù)浸料:這個(gè)形式算是碳纖維制品廠家最為熟悉的一種了,通過(guò)碳纖維浸漬熱固性或熱塑性樹(shù)脂而制成的半硬化的中間材料。無(wú)論從性能,還是應(yīng)用來(lái)說(shuō),無(wú)疑是最最廣的一種。目前國(guó)產(chǎn)的M55J級(jí)的碳纖維預(yù)浸料,已經(jīng)基本達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平,與日本東麗出品的高模量碳纖維預(yù)浸料相媲美,即便是在航空航天和軍用領(lǐng)域里,也是非常高端的一種復(fù)合材料。
碳纖維作為高性能的材料,搭配不同的生產(chǎn)工藝可以支撐不同的形式,所表現(xiàn)的性能差距也不一而足。為了提高碳纖維的綜合性能,加入各種樹(shù)脂進(jìn)行融合,目的都是為了提高性能上限。目前大熱的熱塑性碳纖維復(fù)合材料就是一種嘗試,相信以后還會(huì)有各種不同方向的嘗試。