都说碳纤维材料是航空航天领域的宠儿,在耐高温上有着非常不错的表现,是不是这样呢?我们从碳纤维材料的制备和生产来聊聊这个问题,看看碳纤维材料的高温性能到底如何?
 
碳纤维材料的高温性能简述
 
    碳纤维制备过程简述
 
    碳纤维的制备过程包括:纤维纺丝、预氧化和碳化,经过这一系列的转化之后,碳纤维才会出现在我们眼前。其中预氧化是非常重要的一个步骤,可以防止原丝在碳化时熔融,并通过氧化反应使得纤维分子中含有羟基、羰基,这样可在分子间和分子内形成氢键,从而提高纤维的热稳定性。
 
    预氧化过程需要在惰性气氛中进行,需要将预氧丝加热到1000℃-1800℃才能进行,这么高的温度环境下,才能聚丙烯腈进一步环化,分子链间脱水、脱氢交联,末端芳构化生产氨。如果想要石墨化,后续的温度还要再次提升,上升至2500℃左右。
 
    碳纤维材料的高温性能简述
 
    碳纤维需要在上千度的高温下才能逐渐形成,那是不是说碳纤维也能耐上千度的高温呢?其实并不是这么理解的。碳纤维在空气中可耐300℃左右的高温,在真空中可耐1800℃的高温,而换做惰性气氛下可耐2400℃的高温,不同环境,耐高温程度会发生巨大变化。
 
    另外碳纤维复合材料与碳纤维可不是同一个东西,碳纤维可以耐很高的温度,但是碳纤维复合材料的耐高温性能要打个折扣。原因很简单,碳纤维复合材料是由碳纤维和树脂融合而成的材料,树脂的耐高温性不如碳纤维,想要耐受高温,得看树脂的熔点高低。
 
    常见的树脂基体有热固性和热塑性之分,其中热固性树脂的耐高温程度整体低于热塑性树脂。最常用的热固性树脂里,环氧树脂耐高温180℃,双马来酰胺树脂177℃-232℃,热塑性树脂里,聚酰亚胺200℃-300℃,聚苯硫醚284℃,聚醚醚酮334℃。
 
    碳纤维复合材料现阶段的高温性能已经不错了,但是想要更进一步,那还是得充分掌握热塑性碳纤维复合材料的制备技术。只有这样,碳纤维材料才能在更高端的领域中发挥出更大的价值。