耐高温碳纤维复合材料的极限在哪里?
先插播一则关于耐高温碳纤维复合材料的新闻
上周,日本三菱宣布成功开发出一种耐热性较好的碳纤维复合材料,树脂基体为酚醛树脂,可以在300℃的高温下正常工作,不会出现熔解的问题。
碳纤维材料世界,日本一直扮演着非常重要的推动作用,可以说他们撑起了碳纤维的半壁江山。我国的碳纤维行业发展,一直在追赶他们。这款耐高温碳纤维复合材料的出现,可能会引起我国碳纤维企业的关注。想要超越他们,首先要了解他们。
常见的耐高温碳纤维复合材料介绍
首先需要说明,碳纤维和碳纤维复合材料并不相同,碳纤维是通过高温氧化和碳化而来的结构稳定的一种新型材料,耐高温程度可以达到2000℃以上,但它无法单独使用,需要与树脂基体融合成为碳纤维复合材料。
碳纤维复合材料具备一定的耐高温特性,但是跟碳纤维比起来相差太多了。这是因为树脂材料的耐高温程度较低,像常用的环氧树脂在180~200℃左右时就会发生热氧化分解,酚醛树脂树脂在300℃左右时发生热氧化分解。
日本东丽研发的酚醛树脂碳纤维复合材料能够耐300℃的高温,可能还加入了特别的加工工序,或添加了其他的耐高温材料。
如何提高碳纤维复合材料耐高温特性?
想要提高碳纤维复合材料的耐高温特性,是有方法可寻的。
第一种方式是选择材料,也就是选择耐高温性更好的树脂基体,如聚苯硫醚树脂,聚醚醚酮树脂等,聚苯硫醚树脂的热氧化分解温度在285~300℃左右,而聚醚醚酮树脂的热氧化分解温度在330℃左右。不过树脂耐高温程度越高,制备成碳纤维复合材料的难度也相对越大。
第二种方式是通过工艺或工序,也就是加入耐高温涂层或参入耐高温配料。给碳纤维复合材料表面涂抹上耐高温、防阻燃、防水等涂层的方式一直都有,但是耐高温需求越高,涂层的难度也越大。参入陶瓷等材料,可以有效提高耐高温程度,但是整体力学性能可能会有所降低。
提高单个或少量性能的难度不高,但是想要提高综合性能的难度就非常大了。碳纤维和碳纤维复合材料像其他材料一样,只有在合适的场景和环境下,才能发挥出最好的效果。
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