碳纖維機械在機械制造領域的作用
碳纖維機械除了頻繁出現在日常生活用品中,還被用于汽車、航空、航天、造船、能源等高科技行業,可以說,幾乎所有的軍事和民用領域都可以看到碳纖維機械的身影。
碳纖維機械顧名思義,是由碳元素組成的纖維,碳含量超過90%。微觀上,碳纖維機械的結構與石墨的結構有些相似,石墨由層狀碳薄片晶體組成。這些碳薄片晶體有一個名字叫做石墨烯。它只有一層原子厚度,平面中的碳原子呈六邊形排列,類似于蜂窩的形狀。這種原子排列使石墨烯成為強和堅韌的材料。在石墨中,這些碳層狀晶體規則地堆疊;然而,在碳纖維機械中,這些碳薄片晶體并不總是那么規則,有時碳薄片晶體可能會相互交叉。
雖然碳纖維主要由碳組成,但其微觀結構也非常接近石墨;然而,到目前為止,人們還不能直接使用碳或石墨來生產碳纖維。他們只能使用一些含碳的有機纖維原料,將有機纖維和塑料樹脂結合起來生產碳纖維。
用于制備碳纖維的有機纖維主要包括聚纖維、瀝青纖維、粘膠纖維或酚醛纖維,其中聚碳纖維和瀝青碳纖維被廣泛使用。選擇不同的有機纖維作為原料會對特定的工藝參數有不同的要求,制備的碳纖維的性能也會有一定的差異。然而,在這個過程中,通常需要纖維紡絲、熱穩定(預氧化)、氧化和碳化,并伴隨著脫氫、環化、預氧化、氧化和脫氧等化學變化。經過這些過程,我們可以得到碳纖維前體。
然而,前驅體的制備并不意味著制備碳纖維的過程結束。前體制備完成后,還需要經過上漿和固化的過程。所謂上漿是將前體與環氧樹脂混合的過程。上漿過程中使用了許多方法。碳纖維可以通過自動澆注機浸泡在環氧樹脂中,也可以手動將環氧樹脂和其他聚合物與碳纖維混合。調整尺寸后,您需要執行一個步驟,即固定通話。固化過程通常被加熱或環氧樹脂在真空中被加壓。固化主要是使涂有環氧樹脂的碳纖維硬化;此外,在固化過程中,碳纖維可能發生化學反應,在前體材料中產生無碳物質,這將導致纖維顆粒之間的團聚力更強。此時,碳纖維產品已經準備就緒。