CFRP的种类、构造以及如何使用

2014-10-24  来源1:复材在线 作者:复材在线 浏览次数:8368 收藏  |  分享

一、CFRP的种类和构造 碳纤维增强复合材料(CFRP)是如何制造出来的呢?就让我们从碳纤维说起。碳纤维只是一种纤维,只用它是无法制造出部件的。所以,碳纤维要和树脂一起制成复合材料使用。根据所用树脂种类的不同,以及碳...
一、CFRP的种类和构造

碳纤维增强复合材料(CFRP)是如何制造出来的呢?就让我们从碳纤维说起。碳纤维只是一种纤维,只用它是无法制造出部件的。所以,碳纤维要和树脂一起制成复合材料使用。根据所用树脂种类的不同,以及碳纤维品种、状态(可制成织物及短纤维等多种形态)的不同,制成的CFRP的特性也大不相同。单是主要的中间基材(成型材料)就有4种。这些中间基材及成型材料对应的主要成型方法也不一样。

二、热硬化性和热可塑性

CFRP使用的树脂有两大类,一类是环氧树脂及非饱和聚酯树脂等热硬化性树脂,另一类是聚丙烯(PP)及聚酰胺(PA)等热可塑性树脂。这两种树脂的特性有所不同。

热硬化性树脂在碳纤维浸渍阶段为低粘度单体,之后,随着成型时的加热发生聚合,变成聚合物(树脂)。由于聚合反应需要一定时间,因此成型周期通常较长。利用制造飞机结构件时使用的热压罐法,加热时间达到2~4小时。

而使用热可塑性树脂时,其成型与通常的树脂成型基本相同,小尺寸部件的射出成型可在10秒内完成,即便是非常大的大尺寸部件的冲压成型,也可在1分~数分内完成。由于加工效率高,因此可轻松实现低成本化。不过,与热硬化树脂相比,热可塑性树脂的熔融粘度较高,所以加工大尺寸部件时必须使用大型冲压机。

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三、多种多样的CFRP

丰田在2010年12月至2012年12月限期生产500辆的“雷克萨斯LFA”上,大胆地使用了轻量材料,尤其是CFRP,使该车如同一件CFRP展品。虽然该车已经停止销售,但这款车已成为根据部位的不同区分使用多种CFRP的典型案例。

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侧板及仪表板等主要结构件使用的是预浸料,充分运用了预浸料的高刚性和高强度。前面板、车顶及发动机罩等大尺寸部件采用由RTM(树脂传递成型)法制成的成型品。对外观要求高的外板及碰撞时吸收冲击的冲撞盒也采用了RTM成型品。此外,外板等大量使用了玻璃纤维强化型SMC(片状模压料),C柱和后部地板也采用了碳纤维强化型SMC。该车的价格为3750万日元。

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