❶ 碳纖維復合材料成型方法及工藝
碳纖維復合材料成型方法及工藝
復合材料加工工藝是在同一基礎上根據不同材料的特性及應用目的而不斷衍生發展的。碳纖維復合材料在發揮質輕、強度大的基礎上，也會根據應用對象的差異而採用不同的成型工藝，從而盡可能地發揮出碳纖維所具有的特殊性能。
下面小編針對適用於碳纖維復合材料的成型工藝及其應用以及碳纖維復合材料的成型方法。
希望能夠給大家帶來幫助。一、碳纖維復合材料的成型方法1、模壓法。這種方法是將早已預浸樹脂的的碳纖維材料放入金屬模具中，加壓後使多餘的膠液溢出來，然後高溫固化成型，脫膜後成品就出來了，這種方法最適合用來製作汽車零件。22、手糊壓層法。
將浸過膠後的碳纖維片剪形疊層，或是以便鋪層一邊刷上樹脂，再熱壓成型。這個方法可以隨便選擇纖維的方向、大小和厚度，被廣泛使用。注意的是鋪層後的形狀要小於模具的形狀，這樣纖維在模具內受壓時就不會撓曲。
33、真空袋熱壓法。在模具山疊層，並覆上耐熱薄膜，利用柔軟的口袋向疊層施加壓力，並在熱壓灌中固化。44、纏繞成型法。
將碳纖維單絲纏繞在碳纖維軸上，特別適用於製作圓柱體和空心器皿。55、擠拉成型法。先將碳纖維完全浸潤，通過擠拉除去樹脂和空氣，然後在爐子里固化成型。
這種方法簡單，適用於制備棒狀、管狀零件。二、碳纖維復合材料成型工藝1.手糊成型：在模具工作面上塗敷脫模劑、膠衣，將剪裁好的碳纖維預浸布鋪設到模具工作面上，刷塗或噴塗樹脂體系膠液，達到需要的厚度後，成型固化、脫模。在制備技術高度發達的今天，手糊工藝仍以工藝簡便、投資低廉、適用面廣等優勢在石油化工容器、貯槽、汽車殼體等許多領域廣泛應用。其缺點是質地疏鬆、密度低，製品強度不高，而且主要依賴於人工，質量不穩定，生產效率很低。
2.噴射成型：屬於手糊工藝低壓成型中的一類，使用短切纖維和樹脂經過噴槍混合後，壓縮空氣噴灑在模具上，達到預定厚度後，再手工用橡膠錕按壓，然後固化成型。為改進手糊成型而創造的一種半機械化成型工藝，在工作效率方面有一定程度的提高，用以製造汽車車身、船身、浴缸、儲罐的過渡層。3.層壓成型：將逐層鋪疊的預浸料放置於上下平板模之間加壓加溫固化，這種工藝可以直接繼承木膠合板的生產方法和設備，並根據樹脂的流變性能，進行改進與完善。層壓成型工藝主要用來生產各種規格、不同用途的復合材料板材。
具有機械化和自動化程度高、產品質量穩定等特點，但是設備一次性投資大。4.纏繞成型：將經過樹脂膠液浸漬的連續纖維或布帶按一定規律纏繞到芯模上，然後固化、脫模成為復合材料製品的工藝。碳纖維纏繞成型可充分發揮其高比強度、高比模量以及低密度的特點，可用於製造圓柱體、球體及某些正曲率回轉體或筒形碳纖維製品。5.拉擠成型：將浸漬樹脂膠液的連續碳纖維絲束、帶或布等，在牽引力的作用下，通過擠壓模具成型、固化，連續不斷地生產長度不限的型材。
拉擠成型是復合材料成型工藝中的一種特殊工藝，其優點是生產過程可完全實現自動化控制，生產效率高。拉擠成型製品中纖維質量分數可高達80%，浸膠在張力下進行，能充分發揮增強材料的作用，產品強度高，其製成品縱、橫向強度可任意調整，可以滿足製品的不同力學性能要求。該工藝適合於生產各種截面形狀的型材，如工字型、角型、槽型、異型截面管材以及上述截面構成的組合截面型材。
6.液態成型：將液態單體合成為高分子聚合物，再從聚合物固化反應為復合材料的過程改為直接在模具中同時一次完成，既減少了工藝過程中的能量消耗，又縮短了模塑周期(只需約2分鍾便可完成一件製品)。但這種工藝的應用，必須以精確的管道輸送和計量以及溫度壓力自動控制為基礎，屬於高分子材料和近代高新科學技術的交叉范疇，目前的應用還不是很廣。7.真空熱壓罐：將單層預浸料按預定方向鋪疊成的復合材料坯料放在熱壓罐內，在一定溫度和壓力下完成固化過程。
熱壓罐是一種能承受和調控一定溫度、壓力范圍的專用壓力容器。坯料被鋪放在附有脫模劑的模具表面，然後依次用多孔防粘布(膜)、吸膠氈、透氣氈覆蓋，並密封於真空袋內，再放入熱壓罐中。加溫固化前先將袋抽真空，除去空氣和揮發物，然後按不同樹脂的固化制度升溫、加壓、固化。固化制度的制定與執行是保證熱壓罐成型製件質量的關鍵。
該種成型工藝適用於製造飛機艙門、整流罩、機載雷達罩，支架、機翼、尾翼等產品。8.真空導入：簡稱VIP，在模具上鋪「干」碳纖維復合材料，然後鋪真空袋，並抽出體系中的真空，在模具腔中形成一個負壓，利用真空產生的壓力把不飽和樹脂通過預鋪的管路壓入纖維層中，讓樹脂浸潤增強材料，最後充滿整個模具，製品固化後，揭去真空袋材料，從模具上得到所需的製品。該工藝在1950年就出現了專利記錄，但在近幾年才得到發展。
在真空環境下樹脂浸潤碳纖，製品中產生的氣泡極少，製品的強度更高、質量更輕，產品質量比較穩定，而且降低了樹脂的損耗，僅用一面模具就可以得到兩面光滑平整的製品，能較好地控制產品厚度。一般應用於船艇工業中的方向舵、雷達屏蔽罩，風電能源中的葉片、機艙罩，汽車工業中的各類車頂、擋風板、車廂等。總結：隨著碳纖維復合材料應用的深入和發展，碳纖維復合材料的成型方式也在不斷地以新的形式出現，但是碳纖維復合材料的諸種成型工藝並非按照更新淘汰的方式存在的，在實際應用中，往往是多種工藝並存，實現不同條件、不同情況下的最好效應。同時碳纖維重量比鋁輕，強度卻高於鋼，又有耐腐蝕、耐高溫、模量高等優點，被稱為「新興材料之王」。
碳纖維的產品在很多領域都有應用。希望以上的這些知識能夠幫到大家，祝大家生活愉快。
環氧樹脂/石墨烯復合材料怎麼制備
環氧樹脂/石墨烯復合材料怎麼制備一種石墨烯/環氧樹脂復合材料的制備方法，它涉及環氧樹脂復合材料的制備方法。本發明的目的是要解決現有環氧樹脂存在脆性大、抗沖擊性差和易發生開裂現象的問題。
步驟：一、化學氧化法制備石墨烯；二、石墨烯在環氧樹脂中的分散；三、復合。
優點：一、本發明制備方法簡單，採用乙醇作為溶劑，避免使用有機溶劑，更加環保，而且乙醇易揮發易排除，對石墨烯/環氧樹脂復合材料的制備不產生影響；二、與純環氧樹脂相比，本發明制備的石墨烯/環氧樹脂復合材料拉伸強度提高了34.9％～124.8％，沖擊強度提高了15.4％～105.1％，玻璃化轉變溫度提高了5℃～19℃。本發明可獲得一種石墨烯/環氧樹脂復合材料的制備方法。
纏繞碳纖維環氧樹脂的模量
碳纖維環氧樹脂復合材料是由纖維、基體和界面層三部分組成的一種新型材料，由於其低密度、高比強度、高比模量、耐熱及穩定的物理化學性質等特點，在航空航天、現代化國防、醫療和建築等領域得到廣泛的應用。然而在碳纖維環氧樹脂復合材料絲線制備過程中，碳纖維、樹脂粘度、固化條件、纏繞張緊力和纏繞絲線結構等因素都影響碳纖維絲線材料的性能。
在碳纖維環氧樹脂復合材料制備過程中，很少有學者對碳纖維絲纏繞拉力進行詳細研究。
本文針對碳纖維復合材料制備過程中不同纏繞拉力，對材料特性的影響進行了試驗研究，以便確定最佳纏繞拉力，提高復合材料的性能。試驗採用T700碳纖維絲束與環氧樹脂，把捲筒碳纖維安裝在自動繞線機機架上，再將碳纖維絲通過樹脂槽：向樹脂槽內注入環氧樹脂；使用拉力延伸計對碳纖維絲纏繞拉力進行設定；使碳纖維通過環氧樹脂槽，在自動繞線機的矩形支架上進行纏繞。完成纏繞之後，將纏繞的碳纖維矩形支架放置高溫箱中旋轉支架上進行循環加熱固化；固化之後，用粘結劑加固夾片製作試樣。把固化好後的纏繞架上的碳纖維環氧樹脂復合材料絲分為4組，每相鄰3圈碳纖維復合材料絲作為一組，對每組中碳纖維環氧樹脂復合材料絲進行試驗。
每次試驗控制碳纖維絲纏繞拉力，纏繞拉力分布為15、30、44、59、78、90N。將試樣夾固在拉伸試驗機的拉伸頭處，載入從試樣開始到斷裂結束，拉伸試驗機載入速度控制為1.0mm/min，延伸范圍為50mm，最後測試應力應變曲線。纏繞架不同位置處的碳纖維樣本在同一纏繞拉力作用下所測的拉伸模量基本相近。
這是由於在碳纖維絲剛開始纏繞時，開始階段施加的纏繞拉力處於非穩定狀態，使得碳纖維絲在纏繞過程開始階段受力不均勻，導致材料拉伸模量稍微偏大。在纏繞拉力不斷增加的過程中，材料拉伸模量先降低再升高。當纏繞拉力為44N時，碳纖維環氧樹脂復合材料絲的模量最低；當纏繞拉力為78N和90N時，碳纖維環氧樹脂復合材料絲的模量最高。
但78N和90N時，材料的拉伸模量一致，這是由於纏繞張力越大，碳纖維絲與纏繞支架和樹脂槽噴嘴處的摩擦力增大，導致在纏繞過程中碳纖維絲結構受損，材料的拉伸模量降低。纏繞架不同位置處的碳纖維樣本在同一纏繞拉力作用下所測的拉伸強度基本相近。說明在不同位置處的樣本的拉伸強度均勻性較好。
不同纏繞拉力作用下，材料的拉伸強度不同。隨著纏繞拉力的增大，材料的拉伸強度基本呈現先增大再減小的趨勢。當纏繞拉力為55N時，碳纖維環氧樹脂復合材料絲的拉伸強度最大，為4673.5Mpa。最大拉伸強度與最小拉伸強度差值為180Mpa，可見纏繞拉力對材料的拉伸強度有很大的影響。
因此要製作高強度的碳纖維復合材料時，盡量使纏繞拉力控制在60N左右。但纏繞拉力過高，則碳纖維絲與纏繞支架和樹脂槽噴嘴處的摩擦力增大，碳纖維絲結構易受損，影響材料特性。綜上所述，材料拉伸強度與纏繞拉力之間的關系比拉伸模量和纏繞拉力之間的關系更敏感。要製作高強度、高模量的碳纖維環氧樹脂復合材料，必須選取合適的纏繞拉力。
通過對碳纖維環氧樹脂復合材料在不同纏繞拉力作用下的性能試驗可得以下結論：不同纏繞拉力對纏繞初始階段的碳纖維絲拉伸模量有一定的影響，但同一纏繞拉力，相同位置處材料的拉伸模量均勻性較好。應在製作過程中，嚴格控制纏繞拉力的穩定性。不同的纏繞拉力對碳纖維絲復合材料拉伸強度和拉伸模量有一定的影響，隨著試驗纏繞拉力的增大，材料拉伸強度先增後減，拉伸模量先減後增。在纏繞拉力為59N時，材料拉伸強度最大；在纏繞拉力為78N時，材料拉伸模量最大。
理論上選擇纏繞拉力越大，碳纖維絲拉伸模量越大，但材料與纏繞機構摩擦會增大，影響材料微觀結構和性能。碳纖維復合材料拉伸強度與纏繞拉力之間的關系比拉伸模量和纏繞拉力之間的關系更敏感。綜上，在製作碳纖維環氧樹脂復合材料絲過程中，選擇纏繞拉力為60N左右，能更好的保證材料的拉伸強度和拉伸模量。