目(mù)前碳纖維複合材料的普及應用處於黎明前的黑夜,諸多領域(yù)都開始大量測試碳纖維(wéi)複合材料(liào),各類實驗設計都在探索和積累當中。碳纖維製造的成本(běn)問題是(shì)當前阻礙工業化應用的主要啊問題,其中(zhōng)製造成本占了製品的一半以上。其中主要原因是這種材料成型(xíng)的(de)時間(jiān)長、消耗的能(néng)量大、生產的(de)效率低、製造工藝輔料貴。低成本的(de)快速成型固化工藝成(chéng)為降低成(chéng)本的關鍵(jiàn)因素。下麵英特力新材對這類技(jì)術的探索做一下介紹。
製作高品質(zhì)的碳纖維製品一般都是使用熱壓罐小批量製作,對於需要大批量生產的項目難以實現。為了提高效率降低成本,行業內專門開發除了適合工業批量生產的技(jì)術,如固化預浸料、注射成(chéng)型、快速模壓成型。
快速固化(huà)成型是指樹脂體係能夠(gòu)在一定溫(wēn)度下(xià)快速反應固化,一般固化(huà)時間<20 min,采用(yòng)快速固化複合(hé)材(cái)料技術是汽車行業降低(dī)成本和提高效率(lǜ)的共識,世界上大的幾(jǐ)家複(fù)合材料製造廠商都分別發(fā)展了(le)各自的快速固化預浸(jìn)料體係(xì)。這些預浸料體係固化時間通常<20min,而室溫儲存期往往大於(yú)一個(gè)月.並且大部分體(tǐ)係(xì)都采用彈性固化製度,固化溫(wēn)度一股在(zài)120-160℃之(zhī)間(jiān).溫度越高固化速率(lǜ)越快,最快約(yuē)2min可實現固化成(chéng)型。
由於快速固化存在相應的技術難度.目前隻有(yǒu)少(shǎo)數(shù)幾個大(dà)型複合(hé)材料相關企業掌(zhǎng)握了(le)快速固化預(yù)浸料技(jì)術(shù)。目前汽(qì)車廠商在使用快速固化製造複(fù)合(hé)材料(liào)製件時.大多采用模壓工藝、高壓RTM工藝(HP-RTM)等工藝。GIM工藝是汽車複(fù)合(hé)材料零件快速成型(xíng)開發的工藝(yì)。將纖維編織物垂直放(fàng)置於模具上,樹脂在真(zhēn)空下注射,兩(liǎng)端(duān)模具和模(mó)固化。該成型工藝的主要特點是產品固化時間短(5-15min)、注(zhù)射壓力低(<1MPa)、可做夾芯結構(gòu)(芯材為閉孔泡沫)。目前GIM成型生產線己經在福特某(mǒu)車(chē)型的引擎蓋得到應用。
複合材料的低成本快(kuài)速成型除了要(yào)依靠快(kuài)速固(gù)化的樹脂之外,連續化的快速成型設備也是其發展的關鍵。在樹脂方麵,聚氨酷、環氧等具備快速固化性項的樹脂(zhī)是當前的研究熱點(diǎn),環氧樹脂適合於預浸(jìn)料模壓及HP-RTM等多(duō)種(zhǒng)工藝,聚(jù)氨酯是前主要還是應用於HP-RTM及GIM等工(gōng)藝。除此之外,熱塑性樹脂預浸料模壓也是當前研(yán)究的取點方向之一熱(rè)塑性樹(shù)脂具備成型速度快(kuài),可回收利用等特性,但需要解決的是纖維(wéi)與樹脂的界麵結合問理。