虽然我国碳纤维技术的研究起步较早,但真正的规模化生产还只是近几年,因此我国碳纤维生产的许多方面都是空白,国内碳纤维生产加热设备的制造也很少。同时,碳纤维生产用进口加热设备价格昂贵,受美国出口管制。
碳纤维制品生产是一个连续24小时的生产过程,需要对加热设备进行精确的温度控制,对碳纤维生产加热设备的稳定性和可靠性有严格的要求。无论整个碳纤维生产过程中哪一部分出现问题,甚至是小部件的故障,都可能导致整个生产线中断,生产线关闭,造成巨大损失。
碳纤维制品成型温度是指碳纤维材料满足工艺要求的模具温度,对碳纤维材料的熔化、流动和树脂的交联反应速度有决定性影响,直接决定碳纤维产品的质量。
温度控制也是碳纤维成型过程中最重要的环节。一般来说,在一定的温度范围内,提高模具温度会使材料流动性更好,提高交联固化速度,从而提高生产效率。但是,在碳纤维成型过程中,模具的高温会使材料的交联反应过早开始,固化速度过快,导致模具中材料内外层固化不一致,表面材料先硬化,内层固化时,表面材料先硬化。交联反应产生的低分子物质很难向外挥发,导致碳纤维制品膨胀、开裂、翘曲。当碳纤维内层固化时,表面可能过热,导致树脂和有机填料分解,从而降低碳纤维的力学性能。当成型温度过低时,材料流动性差,材料固化速度慢,交联反应不能充分进行,导致强度低,产品光泽低。由于低温固化的不完全表面不能承受内部低分子量挥发造成的压力,碳纤维制品的表面会膨胀。对于形状复杂、壁薄、深度大的碳纤维制品,不宜高温成型。成型前对材料进行预热,使内外层温度更均匀,流动性好,适当提高成型温度。
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