中国研发成功超强碳纤维增强塑料,打破国外垄断!

中研股份2019年5月15日讯  塑料是一种在我们日常生活中非常常见的东西,它以树脂为主要成分(约占塑料总重量的40%~100%),以增塑剂、填充剂、润滑剂、着色剂等为添加剂,最后通过人工合成而形成的一种高分子化合物。

由于高性能碳钎维的广泛应用,所以,一直以来西方国家都对中国限制出口,特别是能用于军事用途的复合碳纤维材料,更是严加管制。

国内受技术条件等综合因素的限制,加之配方设计和生产技术落后,高性能碳纤维复合塑料发展非常缓慢。

同时,由于高性能碳纤维复合塑料长期被国外巨头垄断,使得超高性能碳纤维复合塑料价格昂贵,且购买困难,国内企业经常会遇到有钱也买不到材料的情况。

但是,今后,这种尴尬的情况将不复存在。近日,江苏新孚达复合材料有限公司成功研发出具有超高物理强度的碳纤维增强复合材料,相比于国外进口碳纤维增强工程塑料,根据实验室各项物性数据表明,均已达到国际先进水平。

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今天,科普君就给大家分享一下这种超强碳纤维增强塑料。

尽管塑料的用途十分广泛,但是由于耐热性能较差,易于老化,使其在军事或者航天等领域的应用非常有限。因此,人们便想到了对塑料进行强化。

塑料的强化方式很多,其中一种就是以纤维材料作为增强体进行强化。比较常见的强化基有玻璃纤维、碳纤维等。其中玻璃纤维强化塑料是我们生活中最常见的,俗称玻璃钢。另一种一直应用在F1等高精尖领域的就是碳纤维增强塑料。

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碳纤维增强塑料里的碳纤维是一种含碳量在95%以上的高强度、高模量纤维的新型纤维材料。最高级别的碳纤维的单根直径只有7微米,因为单根纤维极细,所以半成品的碳纤维都是以“束”的形态出现,之后再通过改造的纺织机进行纺织,制成类似塑料编织袋的纤维布形态,之后根据设计需要在模具内进行一层一层的叠加和树脂浇灌,再高压高温定型,定型脱模后剪除多余部分,并对剪切后的边缘进行打磨等处理,这样一个碳纤维增强塑料零件才算基本完成。

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是不是听起来很简单?其实不然。在这些步骤中最重要的也是难度最大的就是最开始的碳纤维布的叠加,每一层的叠加都要转换角度,这样才能达到最大程度强化的目的,而且每一层之间不能有任何气泡。一旦有了气泡就是废品。如果是单纯的2D平面加工,相对容易,可以通过机械进行叠加。但是如果是3D曲面,尤其是那种曲面丰富或变化很大的曲面,就需要人工进行叠加。这样一来相对于普通塑料,碳纤维增强塑料的成品率很低,制造效率也很低。这也正是如今制约这项技术走向普及化的原因之一。

不管怎样,我国科学家们研制出的超高物理强度的碳纤维增强复合材料,成功打破国外垄断,也表明国内在碳纤维复合材料方面实现了弯道超车,在工程塑料领域意义非凡,向这些科学家致敬!

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