环氧树脂碳纤维复合材料的成型工艺

环氧树脂 / 碳纤维复合材料的成型工艺环氧树脂 (EP)/ 碳纤维 (CF)复合材料是CF 增强复合材料的一个重要分支。近年来，随着人们对 EP/CF 复合材料认识的不断深入，其优异的性能不断凸现，促使其用量不断上升。20 世纪 70 年代以前， EP/CF 复合材料被视为昂贵的材料，价格约为玻璃纤维(GF) 增强复合材料的 10 倍，只用于军工、宇航等尖端技术行业。20 世纪 80 年代以后， CF 工业和 EP 工业迅速发展， EP/CF 复合技术不断进步，加入到EP 中的 CF 比例不断上升，目前CF 的体积分数已可达 60% 以上，使 EP/CF 复合材料的质量提高而价格下降，拓宽了其应用领域，进一步促进了 EP/CF 复合材料的发展。1 CF 及其 EP 复合材料的基本特点1.1 CF 的特点和基本成分CF 主要是由碳元素组成，其含碳量一般在90% 以上。 CP 具有耐高温、耐摩擦、导电、导热及耐腐蚀等特性，与一般碳素材料不同的是，其各向异性显著， 柔软，可加工成各种织物，沿纤维轴向表现出很高的强度。制备 CF 的主要原材料有人造丝(粘胶纤维 )、聚丙烯腈 (PAN)纤维和沥青等。通常制备高强度、高模量CF 多选用 PAN 为原料。制备CF 需经过拉丝、牵伸、稳定、炭化、石墨化5 个阶段。1.2 EP 基体的作用EP 具有优良的加工性能和力学性能，其固化收缩率低，粘结性能优异。 复合材料中EP的主要作用是把CF 粘在一起，分配CF 间的载荷，保护CF 不受环境影响。1.3 EP/CF 复合材料的特性EP/CF 复合材料的特性主要取决于CF、EP 及 EP 与 CF 之间的粘结特性。EP/CF 复合材料具有优异的性能， 与钢相比，EP/CF 复合材料的比强度为钢的4.8-7.2 倍，比模量为钢的3.1-4.2倍，疲劳强度约为钢的2.5 倍、铝的 3.3 倍，而且高温性能好，工作温度达400 ℃时其强度与模量基本保持不变。此外还具有密度和线膨胀系数小、耐腐蚀、抗蠕变、整体性好、抗分层、抗冲击等，在现有结构材料中，其比强度、比模量综合指标最高。在加工成型过程中EP/CF 复合材料具有易大面积整体成型、成型稳定等独特的优点。2 EP/CF 复合材料的成型工艺2.1 手糊成型手糊成型是依次在模具型腔表面涂布或铺迭脱模剂、胶衣、粘度适中的EP(胶衣凝胶后涂覆)和 CF，手持辊子或刷子使EP浸渍 CP，并驱除气泡，压实基层。铺层操作反复多次，直到达到制品的设计厚度。该工艺的主要优点是可室温成型，设备投资少， 模具折旧费低； 可制造大型制品。 主要缺点是属...