目前碳纖維復(fù)合材料的普及應(yīng)用處于黎明前的黑夜，諸多領(lǐng)域都開(kāi)始大量測(cè)試碳纖維復(fù)合材料，各類(lèi)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)都在探索和積累當(dāng)中。碳纖維制造的成本問(wèn)題是當(dāng)前阻礙工業(yè)化應(yīng)用的主要啊問(wèn)題，其中制造成本占了制品的一半以上。其中主要原因是這種材料成型的時(shí)間長(zhǎng)、消耗的能量大、生產(chǎn)的效率低、制造工藝輔料貴。低成本的快速成型固化工藝成為降低成本的關(guān)鍵因素。下面英特力新材對(duì)這類(lèi)技術(shù)的探索做一下介紹。
制作高品質(zhì)的碳纖維制品一般都是使用熱壓罐小批量制作，對(duì)于需要大批量生產(chǎn)的項(xiàng)目難以實(shí)現(xiàn)。為了提高效率降低成本，行業(yè)內(nèi)專(zhuān)門(mén)開(kāi)發(fā)除了適合工業(yè)批量生產(chǎn)的技術(shù)，如固化預(yù)浸料、注射成型、快速模壓成型。
快速固化成型是指樹(shù)脂體系能夠在一定溫度下快速反應(yīng)固化，一般固化時(shí)間<20 min，采用快速固化復(fù)合材料技術(shù)是汽車(chē)行業(yè)降低成本和提高效率的共識(shí)，世界上大的幾家復(fù)合材料制造廠商都分別發(fā)展了各自的快速固化預(yù)浸料體系。這些預(yù)浸料體系固化時(shí)間通常<20min，而室溫儲(chǔ)存期往往大于一個(gè)月.并且大部分體系都采用彈性固化制度，固化溫度一股在120-160℃之間.溫度越高固化速率越快，最快約2min可實(shí)現(xiàn)固化成型。
由于快速固化存在相應(yīng)的技術(shù)難度.目前只有少數(shù)幾個(gè)大型復(fù)合材料相關(guān)企業(yè)掌握了快速固化預(yù)浸料技術(shù)。目前汽車(chē)廠商在使用快速固化制造復(fù)合材料制件時(shí).大多采用模壓工藝、高壓RTM工藝(HP-RTM)等工藝。GIM工藝是汽車(chē)復(fù)合材料零件快速成型開(kāi)發(fā)的工藝。將纖維編織物垂直放置于模具上，樹(shù)脂在真空下注射，兩端模具和模固化。該成型工藝的主要特點(diǎn)是產(chǎn)品固化時(shí)間短(5-15min)、注射壓力低(<1MPa)、可做夾芯結(jié)構(gòu)(芯材為閉孔泡沫)。目前GIM成型生產(chǎn)線己經(jīng)在福特某車(chē)型的引擎蓋得到應(yīng)用。
復(fù)合材料的低成本快速成型除了要依靠快速固化的樹(shù)脂之外，連續(xù)化的快速成型設(shè)備也是其發(fā)展的關(guān)鍵。在樹(shù)脂方面，聚氨酷、環(huán)氧等具備快速固化性項(xiàng)的樹(shù)脂是當(dāng)前的研究熱點(diǎn)，環(huán)氧樹(shù)脂適合于預(yù)浸料模壓及HP-RTM等多種工藝，聚氨酯是前主要還是應(yīng)用于HP-RTM及GIM等工藝。除此之外，熱塑性樹(shù)脂預(yù)浸料模壓也是當(dāng)前研究的取點(diǎn)方向之一熱塑性樹(shù)脂具備成型速度快，可回收利用等特性，但需要解決的是纖維與樹(shù)脂的界面結(jié)合問(wèn)理。
