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碳纖維板強(qiáng)度存在差異的原因分析

碳纖維是眾所周知的新型材料，航空航天和軍工領(lǐng)域都有它的參與。原因嘛，自然是它具備的高強(qiáng)度性能，甚至連鋁合金和鈦合金都無(wú)法比擬。不過(guò)在實(shí)際應(yīng)用中，碳纖維制品，如碳纖維板的強(qiáng)度有高有低，這是什么原因呢？

碳纖維板與碳纖維布的強(qiáng)度存在差異

先說(shuō)碳纖維布，這個(gè)材料在民用領(lǐng)域多用來(lái)給建筑進(jìn)行加固使用，國(guó)內(nèi)的相關(guān)技術(shù)已經(jīng)比較成熟。碳纖維布的強(qiáng)度需要超過(guò)3400MPa，而對(duì)比碳纖維板來(lái)說(shuō)，只要超過(guò)2600MPa。這是不是說(shuō)明碳纖維布的強(qiáng)度勝于碳纖維板呢？

從數(shù)據(jù)角度從發(fā)，我們可以這么認(rèn)為，而出現(xiàn)這種情況的原因還是因?yàn)閮?nèi)部結(jié)構(gòu)導(dǎo)致。碳纖維布依靠碳纖維原絲進(jìn)行復(fù)雜編織成型，碳纖維原絲的占比幾乎100%，而碳纖維板可是利用碳纖維原絲和樹脂浸潤(rùn)、高溫固化而成，碳纖維原絲的占比明顯少于碳纖維布。

碳纖維板整體強(qiáng)度弱于碳纖維布？

事實(shí)并不是這樣。首先碳纖維板和碳纖維布的應(yīng)用范圍不同，光看數(shù)值，碳纖維布是高，但是它本身很薄，單純的布無(wú)法支撐起更大的承載，這個(gè)時(shí)候碳纖維板的優(yōu)勢(shì)就很明顯了。碳纖維板的生產(chǎn)工藝不斷提升，利用碳纖維預(yù)浸帶鋪層，再通過(guò)高溫固化而成的熱固性碳纖維板的強(qiáng)度可以達(dá)到3000MPa-3200MPa，甚至更高。碳纖維原絲和樹脂的綜合水平，決定了碳纖維板的實(shí)際強(qiáng)度。

碳纖維板強(qiáng)度存在差異的原因是什么？

同樣是碳纖維板，也會(huì)因?yàn)樘祭w維原絲和樹脂這2個(gè)因素，而出現(xiàn)不同強(qiáng)度的品類。

首先碳纖維原絲，粉末、短切和連續(xù)這3種，分別對(duì)應(yīng)著不同強(qiáng)度的數(shù)值，粉末和短切是目前使用較多的2種，而連續(xù)碳纖維則是以后得發(fā)展方向；另外樹脂分為熱固性樹脂和熱塑性樹脂，目前使用較多的為熱固性樹脂，如環(huán)氧樹脂、雙馬來(lái)樹脂等，它們的強(qiáng)度比熱塑性樹脂差上不少。

現(xiàn)在國(guó)內(nèi)外多家公司都在研究熱塑性樹脂與連續(xù)碳纖維原絲組合的各種可能性，如聚醚醚酮、聚苯硫醚、聚酰亞胺等。目前無(wú)錫智上已經(jīng)具備了批量產(chǎn)出連續(xù)碳纖維熱塑性聚醚醚酮預(yù)浸料、連續(xù)碳纖維熱塑性聚苯硫醚預(yù)浸料和連續(xù)碳纖維熱塑性聚酰胺預(yù)浸料。

隨著研究的深入，多種樹脂生產(chǎn)的熱塑性碳纖維板也會(huì)相繼問(wèn)世，它們的綜合強(qiáng)度將會(huì)超過(guò)原先熱固性碳纖維板，成為未來(lái)航空航天、醫(yī)療、汽車、無(wú)人機(jī)，甚至民用領(lǐng)域的新寵兒。