經(jīng)過長達(dá)幾十年的努力，熱固性碳纖維復(fù)合材料已在國內(nèi)外取得了較為廣泛的應(yīng)用，近幾年來，我國也在大力支持碳纖維制造行業(yè)的發(fā)展，碳纖維國產(chǎn)化取得了令人矚目的成績。與此同時(shí)，熱塑性碳纖維復(fù)合材料也逐漸浮出水面，但是因?yàn)闊崴苄蕴祭w維復(fù)合材料對制造技術(shù)和硬件設(shè)備都具有較高的要求，尤其是一些高端工程塑料在高溫情況下黏性大、流動性差，浸透碳纖維存在難度，導(dǎo)致熱塑性碳纖維復(fù)合材料，特別是以PI、PEEK、PPS、PEKK等熱塑性樹脂基體為代表的連續(xù)碳纖維復(fù)合材料的應(yīng)用發(fā)展嚴(yán)重滯后。
為了助力碳纖維應(yīng)用技術(shù)盡快追趕國際領(lǐng)先水平，無錫智上新材料科技在熱固性碳纖維復(fù)合材料的基礎(chǔ)上，結(jié)合國內(nèi)外相關(guān)應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)，通過近三年的實(shí)驗(yàn)和調(diào)整，成功打通了連續(xù)碳纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料預(yù)浸料的技術(shù)壁壘，并推出同系列熱塑性樹脂基體的碳纖維零部件產(chǎn)品。下文就是對連續(xù)性碳纖維增強(qiáng)PA6單向板的一些說明：
碳纖維單向板的鋪層
連續(xù)碳纖維增強(qiáng)PA6單向板的制備：
連續(xù)碳纖維增強(qiáng)PA6預(yù)浸帶表面無黏性，所以鋪設(shè)過程中采用人工鋪層預(yù)成型后再進(jìn)行模壓制備層壓板。將制備好的連續(xù)碳纖維增強(qiáng)PA6預(yù)浸帶按0°方向鋪層后放入模壓模具，在真空熱壓機(jī)中，按升溫-加壓-保壓-冷卻工藝壓制成型。成型壓力一般在2.3MPa，成型溫度在230℃-270℃之間比較適宜。
連續(xù)碳纖維增強(qiáng)PA6預(yù)浸帶自身的優(yōu)劣直接影響到單向板的性能，質(zhì)量合格的連續(xù)碳纖維增強(qiáng)PA6預(yù)浸帶表現(xiàn)為以下特征：PA6基體在碳纖維間分布較為均勻，預(yù)浸帶內(nèi)部孔隙較少，基體與纖維之間結(jié)合較好，外部載荷能通過基體有效傳遞至碳纖維。簡言之，只有連續(xù)碳纖維增強(qiáng)PA6的預(yù)浸帶具有較高的拉伸強(qiáng)度才能保證單向板的強(qiáng)度性能。
連續(xù)碳纖維增強(qiáng)熱塑性預(yù)浸料
成型溫度對連續(xù)碳纖維增強(qiáng)PA6單向板彎曲和拉伸性能的影響：
PA6的熔點(diǎn)是220℃，當(dāng)成型溫度較低時(shí)，PA6基體流動性差，導(dǎo)致對增強(qiáng)體碳纖維的浸潤性差，容易發(fā)生分層，導(dǎo)致性能降低；當(dāng)溫度過高時(shí)，PA6基體則容易發(fā)生老化現(xiàn)象，性能也有所損失。
一般說來，240℃是一個重要的基點(diǎn)，隨著成型溫度的增加，拉伸強(qiáng)度先增加后下降。因?yàn)闇囟仍黾?，PA6基體的黏度下降，基體對碳纖維的浸漬效果得到改善，載荷傳遞效果隨之好轉(zhuǎn)，拉伸強(qiáng)度也隨之增加。當(dāng)成型溫度增加到270℃后，基體黏度還會進(jìn)一步增大，但基體會因溫度過高發(fā)生老化導(dǎo)致基體性能受損，引發(fā)連續(xù)碳纖維增強(qiáng)PA6單向板的拉伸性能出現(xiàn)下降趨勢。
成型壓力對連續(xù)碳纖維增強(qiáng)PA6單向板的拉伸性能影響：
成型壓力對連續(xù)碳纖維增強(qiáng)PA6單向?qū)訅喊宓睦鞆?qiáng)度有明顯的影響，3.5MPa的壓力是一個峰值，在此峰值之前，拉伸強(qiáng)度與壓力成正比，壓力越大，拉伸強(qiáng)度越大，直到在3.5MPa時(shí)達(dá)到最大值，此時(shí)的拉伸強(qiáng)度為（1.40±0.032）GPa。當(dāng)壓力超過3.5MPa后，拉伸強(qiáng)度與壓力成反比，壓力越大，拉伸強(qiáng)度反而越小。
這是因?yàn)閴毫^低，PA6樹脂基體就無法滲透到碳纖維絲束內(nèi)；當(dāng)壓力過大時(shí)，容易造成PA6基體流動過快，無法和碳纖維形成足夠黏附，對增強(qiáng)體的強(qiáng)度產(chǎn)生負(fù)面影響，從而影響到整體性能。連續(xù)碳纖維增強(qiáng)PA6單向?qū)訅喊逯谢w含量保持在25%-30%之間時(shí)，單向板的性能表現(xiàn)比較理想。
連續(xù)碳纖維增強(qiáng)熱塑性單向板
除了上述因素外，無錫智上新材認(rèn)為碳纖維及熱塑性樹脂自身的性能、工藝環(huán)節(jié)的優(yōu)化以及復(fù)合材料界面處理技術(shù)等也都會對連續(xù)碳纖維增強(qiáng)PA6單向?qū)訅喊宓膶?shí)際性能產(chǎn)生影響，在此過程中，除了需要對材料具有充分的認(rèn)識，更重要的是實(shí)際的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)和科學(xué)的、系統(tǒng)化的摸索。
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