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碳纤维复合材料CFRP研发重点:“耐高温”+ “阻燃性”

2021-06-25 11:42:56 来源:塑料机械网 阅读量:40299 评论
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导读:碳纤维复合材料(CFRP)要比钢轻约4倍,但强度却是钢的10倍。前几年,仅应用于科研、国防等高端的领域,近几年由于产量与质量的提升,已经向民用化普及,包括汽车、自行车、手机等很多行业都会采用CFRP。

  【塑料机械网 编辑视角】碳纤维增强复合材料,简称CFRP,主要是成份是碳元素组成的特种纤维,可达到耐高温,耐摩擦,导电、耐腐蚀以及超高的强度,质量极轻。碳纤维复合材料(CFRP)要比钢轻约4倍,但强度却是钢的10倍。前几年,仅应用于科研、国防等高端的领域,近几年由于产量与质量的提升,已经向民用化普及,包括汽车、自行车、手机等很多行业都会采用CFRP,甚至包括2022年北京冬奥会倒计时一周年活动上的火炬,其外壳就是采用了耐高温碳纤维材料,其中的火炬燃烧罐也以碳纤维材质为主,令人震惊的是,该材料还使此款火炬能耐受高于800℃的氢气燃烧温度。
 


       纤维复合材料的“耐高温”和“阻燃性”是当下研发的重点课题。
 
  碳纤维增强复合材料(CFRP)在产品成型部分需要借助模具温度控制系统,以便让产品达到更高的质量要求,加速生产周期,达到产能与质量的同步提升。以往在提高复合材料散热性能方面,研究人员做出了很多努力,比较传统的方法是通过采用外部或内部石墨片来提高材料的散热效果,获得了出色的导热性、散热性和扩散性。不过东丽公司指出,这种薄片容易断裂、散开和损坏,从而影响材料的性能。
 
  近日,日本三菱化学株式会社宣布已开发出兼具轻质、刚性和高耐热性的碳纤维复合材料 (CFRP),以酚醛树脂为基体树脂,具有高耐热性,即使在300°C下其物理性能也不会降低。
 
  而此前,日本东丽公司也宣布开发出了一种高导热技术,可将碳纤维增强塑料的散热性能提升至与金属材料相当。此公司在公告中指出,将这项技术应用于到碳纤维增强复合材料中可通过材料内部的热传导路径有效地散热。该材料应用前景比较广泛,例如,可以帮助抑制电动车或电子设备中的电池退化,同时提高电子产品的使用性能。
 
  现在,一种阻燃碳纤维增强复合材料也已被开发出来。
 
  所谓的阻燃剂并不意味着材料不易燃,但在规定温度的明火下,需要保持一定时间的相应强度,其燃烧速度低于配方速度,燃烧产物无毒。
 
  韩国科学技术院(简称KIST)宣布,其先进复合材料研究所的一个研究小组在Yong chae Jung博士的领导下,采用源自植物的鞣酸开发了一种阻燃碳纤维增强塑料(CFRP),同时还提出了一种环保的回收方法。与焚化回收的方法不同,这种方法是焚烧环氧树脂,仅剩下不完整的碳纤维有待回收,这种新的回收方法可以回收复合材料中的所有组成部分。
 
  当碳纤维复合材料在明火和高温下的安全达到或接近金属材料的水平时,碳纤维复合材料的应用领域必将进一步扩大。在需要轻质的一些区域中,由于温度限制,不能使用碳纤维复合材料。还将消除这一关切,这有利于在市场中应用和促进碳纤维复合材料。
 
  资料来源:中国复合材料学会、复材模压网、新材料日报
 
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