大絲束碳纖維拉擠複合材料工藝介紹

碳纖維複合材料作為一款擁有高比強度和高比模量，但卻具備較低的質量，以及耐腐蝕、力學效能好和可設計強等諸多優點，從軍工到民用，碳纖維複合材料涉及的領域遍佈我們周圍的各個角落。根據挪恩復材介紹，碳纖維等級分為T300-T1000不等，數字越大碳纖維等級也越高。

其中每個等級又分為1K、3K、6K、12K、24K、48K、60K、80K，1k代表每一束碳纖維中有1000根單絲，80k代表每一束碳纖維中有80000根單絲。一般來說，12k以下被統稱為小絲束碳纖維，又被稱作“航空航天級”碳纖維，12k以上被成為大絲束碳纖維，或者是工業級碳纖維。本文所介紹的拉擠複合材料由於尺寸較大，故而選擇大絲束碳纖維。

在浸漬操作中， 首先在樹脂浸漬槽中精確地量入熱固性樹脂和固化劑等，將樹脂、固化劑與脫模劑按一定質量比混合， 攪拌均勻注入樹脂浸漬槽。一般樹脂廠家都會給出指導性的配比，其中少量的內脫模劑必不可少，防止在熱固成型過程中堵塞模具。

在整個浸漬過程中，纖維浸潤要完全，不應存在幹纖維，幹纖維的存在會導致拉擠物產生缺陷，控制碳纖維浸潤程度的一個重要工藝引數是樹脂體系的粘度，該粘度成為初始粘度，其大小不僅與樹脂本身有關，而且與新增劑、溫度有關。

除了初始粘度以外，碳纖維浸潤效果還與浸潤時間、浸潤時樹脂的溫度和浸漬槽中碳纖維的工作狀態有關，一般來說，給定了初始粘度，碳纖維工作狀態正常，浸漬時間越長，樹脂溫度升高，均可以改善纖維浸潤程度。

除此以外，還需注意樹脂的粘度要保持在一定的範圍，室內溫度要控制好，如果天氣溫度過低的話，可以考慮膠槽加溫，以保證樹脂能夠隨著碳纖維順利地進入模具口，不會被擠出來，也不會堵塞；由於大絲束碳纖維中每束碳纖維較多，要時刻注意樹脂對碳纖維單絲的浸潤情況，不僅碳纖維絲束表面要有較好的浸潤，還要保證碳纖維絲束內部也都能夠浸潤充分，否則會造成內部缺陷，影響最終產品的效能。

一般來說，拉擠過程分為三個加熱區域。首先是預熱區，作用是為下一區域反應做準備；其次是凝膠區，在這個區域中，樹脂發生固化交聯併產生相變，從粘稠態轉變為凝膠態；最後是恆溫區，防止溫度驟變使得複合材料產生裂紋。

口模區域的溫度控制關係到拉擠生產速率和製品的質量。溫度控制的關鍵是使物料固化速率與型材牽引速度一致，同時，還要保證加熱均勻，物料各處固化速率儘量一致。口模處通常採用板式或筒式接觸加熱器。

目前的高頻預熱和高頻固化解決了快速固化的問題對於不同型別的樹脂，三個區域的溫度各不相同，總體來說，其中的規律為依次增大。另一方面，針對不同尺寸的複合材料，三個區域的溫度也有所變化，比如尺寸大，較厚的拉擠杆件，固化溫度要高於樹脂的固化溫度，因為溫度是從複合材料的表面向內傳遞，這樣才能使得裡面的樹脂完全固化，和碳纖維很好地結合在一起。

拉擠成型通常使用夾持牽引裝置，該裝置有兩副內部形狀與製件相匹配的傢俱，拉擠物處於夾具中間，夾具靠壓縮空氣上下啟閉，該夾具安裝在支撐座 上，液壓油缸驅動夾持裝置作往復運動，為了不損傷拉擠物的表面，夾具與拉擠物接觸常襯以聚氨酯材料。

拉擠工藝的控制還應該考慮後固化的問題，對於大型製件尤為重要。因此不論連續成型加工中速度多慢，也很難產生像間歇生產那樣的固化狀態。拉擠成型後期固化簡單方式是安裝一個加熱固化室，而更多采用的是在一個分離的加熱室，用來後固化，保證固化程度。