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(2014-03-26 17:02)
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PAN基碳纤维的制造工艺主要分两大步骤(1)将丙烯腈单体聚合,制丝连续不断地制出PAN纤维的制造工艺和(2)将PAN纤维进行耐热化,碳化处理连续不断地制造出碳纤维的烧制过程。
(1)聚合工艺:将丙烯腈加入溶剂溶解,并加入聚合催化剂,然后进行加热处理,最后得到高分子量的PAN。
     制丝工艺:PAN穿过有很多细孔的治具,被做成纤维状,在进行延伸等的处理,最终得到PAN纤维。另外,也有被用在毛衣等上面PAN纤维的即腈纶纤维,但是与用在碳纤维上的PAN纤维在工序上有很多不一样的地方。
(2)烧制过程:首先使PAN纤维连续不断地通过充满空气的耐热化炉,在200-300度的温度环境下进行加热酸化处理,将纤维转化成即便是在高温下也不会溶解的耐热纤维(耐热化工艺);然后使耐热化纤维连续不断地通过充满惰性气体(氮气)的炭化炉 ,在炭化炉中进行1000-2000度的加热处理,使之转化为碳纤维(碳化过程)。
在耐热化工艺中化学构造变成环状,在碳化工艺中,纤维中的氮原子与氢原子变成气体脱离纤维,使之成为几乎全由碳原子构成的纤维即碳纤维。
如果要制造出比普通碳纤维的弹性模量更高的高弹性模量碳纤
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热塑性碳纤维

cfrp设计加工

成型

提高碳纤维性能

碳纤维机加工

热塑性碳纤维复合材料可以直接在温度和压力作用下模压或挤出、注射等快速成型,具有制造周期短、制品断裂伸长率较大、吸水性小、损伤容易修补、零部件之间的连接可以采用各种焊接方法,且其废料和边角料可回收使用等优点。高性能的热塑性树脂具有较高的热形变温度,有的可高于260℃,而且还可以在成型后采用电子束、y-射线、等离子体辐射等方法使它们交联,从而进一步提高其耐热性。围绕着如何提高碳纤维复合材料性能复合材料性能方面,近代人们从以下四个方面开展了大量研究工作:(1)合理的复合工艺;(2)纤维的合成与选择;(3)高性能树脂的发展;(4)界面层与界面层设计。在固定了纤维与基体的体系中,界面层的作用便显得非常重要。
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碳纤维复合材料

cfrp加工

碳纤维材料

复合材料焊接技术

杂谈

超声波焊接采用高频率机械波(20?120kHz)连接热塑性复合材料。超声波焊机主要由加压部分和超声发生装置两部分组成。



超声波焊接时需要注意的关键问题是在焊接过程中始终保持连接熔融液膜的存在。熔膜在时间和空间上的连续性决定了焊接接头的质量。为了达到熔膜空间上的连续性通常采用’导能筋‘的焊前接头设计形式。焊接时熔化首先在导能筋的尖端产生并逐步向两侧扩展直到铺满整个焊接面。时间上的连续性是指熔膜产生后在铺展之前就凝固的问题。这个问题在焊接非定形聚合物材料时并不存在。但是高性能的热塑性树脂基复合材料通常以碳纤维作为增强相,
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碳纤维

原丝

溶液聚合

进行

氯化锌

CFRP增强材料PAN基碳纤维生产过程主要分为三个阶段。

第一阶段是聚合,将纯化后的物料进行反应,制备纺丝液,属于高分子学科;

第二阶段是纺丝,将合格的纺丝液经喷丝板压出后变成PAN原丝,属于纺织工学;

第三阶段是原丝的预氧化、碳化阶段,将原丝变成含碳量大于90%的碳材料,属于碳素工学。

1. 聚合

制备PAN基碳纤维一般采用丙烯腈和第二种单体共聚,这样制备出的原丝在预氧化过程中为离子反应,容易控制,而且预氧化过程要求的温度较低。常用的共聚单体有丙烯酸,衣康酸,马来酸,丙烯酰胺肟等。要制备高性能的碳丝,所有原料都必须经过纯化后才能使用。

 聚合是制备原丝的第一步,高质量的聚合液是制备高性能原丝的前提。聚合结束后要进行脱单,脱泡。高质量的聚合液必须具备以下条件:合适的相对分子质量和相对分子质量分布,合适的粘度,合适的固含量,尽可能少的未反应单体,尽可能少的气泡等。聚合的

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