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          碳纤维预浸料技术:增强纤维的类型与选择方案

             日期:2022-06-25     来源:中科院宁波材料所特种纤维事业部    浏览:163    评论:0    
          核心提示:  碳纤维预浸料是指连续碳纤维、碳纤维织物或短切碳纤维在一定工艺条件下经过树脂基体浸渍形成的碳纤维/树脂基体的混合体,它
            碳纤维预浸料是指连续碳纤维、碳纤维织物或短切碳纤维在一定工艺条件下经过树脂基体浸渍形成的碳纤维/树脂基体的混合体,它是制造先进复合材料结构件的一种主要材料方式。
           
            按照增强纤维材料类型可以分为单向、双向和多轴向,本文就简要介绍了三种材料概念、优点以及主要应用领域。

                1 碳纤维单向材料
           
            碳纤维单向材料是指增强纤维沿同一方向排列(图1),目前常用的单向增强材料包括单向带、单丝、窄带、单向织物等。
           


          图1 单向材料
           
            单向带、窄带均具有高强度和高刚度,而单丝可适用于缠绕工艺和高精度铺贴工艺;而单向织物也适用于高强度、高刚度结构件。单向增强材料详细优点及应用领域如表1所示。

          表1 单向增强材料优点与应用

           
            2 碳纤维双向材料
           
            碳纤维双向材料以两向织物为主,而按照编织方式,碳纤维织物可以分为机织物、针织物和无纺布,其中机织物按照经、纬向纤维交织规律又可分为平纹、斜纹和缎纹(图2)。
           


          图2 双向机织物
           
            双向织物可在两个方向上具有高强度和高刚度,也可实现多种纤维混杂,具有良好的铺覆性,在航空航天、工业、体育休闲等领域均有广泛应用。
           
            双向增强材料详细优点及应用领域如表2所示。
           
          表2 双向增强材料优点与应用

           
            3 碳纤维多轴向材料
           
            碳纤维多轴向材料如三轴向结构可以通过正交编织(图3)形式获得,此外多轴向织物也可以通过无纺布织物形式获得,如图4所示。
           
          图3 纤维结构:正交编织
           


          图4 无纺布结构
           
            图4中的NCF多轴向结构可实现多个方向高强度和刚度、铺设方向无限制、可优化分布各方向纤维重量分布、无卷曲,而且加工成本低,因此主要应用于风电叶片领域;NC2?改善了力学性能和树脂流动效应,主要应用汽车领域(表3)。
           
          表3 多轴向增强材料优点与应用

           
           
           
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