碳纤维片状模塑料要点
2.碳纤维复合材料常用制作工艺与注意事项
碳纤维复合材料常用制作工艺主要有以下几种：1. 手糊成型工艺：在模具工作面上涂敷脱模剂、胶衣，将剪裁好的碳纤维预浸布铺设到模具工作面上，刷涂或喷涂树脂体系胶液，达到需要的厚度后，成型固化、脱模。
手糊工艺适用于石油化工容器、贮槽、汽车壳体等许多领域，但其缺点是质地疏松、密度低，制品强度不高，而且主要依赖于人工，质量不稳定，生产效率很低。
2. 喷射成型工艺：属于手糊工艺低压成型中的一类，使用短切纤维和树脂经过喷枪混合后，压缩空气喷洒在模具上，达到预定厚度后，再手工用橡胶锟按压，然后固化成型。
喷射成型工艺用于制造汽车车身、船身、浴缸、储罐的过渡层，改进了手糊成型，提高了工作效率。
3. 层压成型工艺：将逐层铺叠的预浸料放置于上下平板模之间加压加温固化，这种工艺可以直接继承木胶合板的生产方法和设备，并根据树脂的流变性能，进行改进与完善。
层压成型工艺主要用来生产各种规格、不同用途的复合材料板材，具有机械化和自动化程度高、产品质量稳定等特点，但是设备一次性投资大。
4. 缠绕成型工艺：将经过树脂胶液浸渍的连续纤维或布带按一定规律缠绕到芯模上，然后固化、脱模成为复合材料制品。
缠绕成型工艺特别适用于制作圆柱体和空心器皿。
5. 挤拉成型工艺：先将碳纤维完全浸润，通过挤拉除去树脂和空气，然后在炉子里固化成型。
这种方法简单，适用于制备棒状、管状零件。
在制作碳纤维复合材料时，需要注意以下事项：1. 设计模具：根据产品设计要求，制作出具有相应形状和尺寸的模具，通常采用数控加工等技术。
2. 确定布料：根据设计要求，选择合适的碳纤维布料和树脂体系。
3. 预浸料制备：将碳纤维布料与树脂混合均匀，制备成预浸料。
4. 成型工艺：根据产品特点和设计要求，选择合适的成型工艺，如手糊成型、喷射成型、层压成型、缠绕成型或挤拉成型等。
5. 固化：将成型后的复合材料进行固化，通常采用热压罐固化、热风循环固化或红外线固化等方法。
6. 脱模：固化后的复合材料需要从模具中脱出，注意避免变形和损伤。
材料力学碳纤维知识点总结
材料力学碳纤维知识点总结在材料力学领域，碳纤维是一种重要的高性能复合材料，具有轻量化、高强度、高模量、耐腐蚀等优点，广泛应用于航空航天、汽车工业、体育器材等领域。
本文将对碳纤维的基本概念、制备方法以及力学性能等知识点进行总结。
一、碳纤维的定义和特点碳纤维是由碳元素组成的纤维状材料，其主要成分是纯净的碳。
碳纤维具有以下几个特点：1. 轻质高强：碳纤维的密度较小，重量轻，但强度却很高，抗拉强度是钢铁的几倍甚至几十倍。
2. 高模量：碳纤维具有较高的弹性模量，刚度优于其他材料，可以有效增强结构的刚度和稳定性。
3. 耐腐蚀：碳纤维具有良好的耐腐蚀性能，可以抵抗大多数酸、碱和盐水的侵蚀。
4. 耐热性：碳纤维具有优良的耐高温性能，能够在高温环境下保持较好的机械性能。
二、碳纤维的制备方法碳纤维的制备主要有以下两种方法：1. 碳化纤维法：首先从有机纤维素纤维开始，通过热解和炭化过程将其转化为纯净的碳纤维。
这种方法制备的碳纤维具有较高的纯度和强度。
2. 聚丙烯腈纤维法：首先使用聚丙烯腈纤维作为原料，通过预处理、氧化、碱化和高温炭化等步骤制备碳纤维。
这种方法制备的碳纤维具有较高的强度和模量。
三、碳纤维的力学性能碳纤维具有优异的力学性能，主要包括以下几个方面：1. 强度：碳纤维的抗拉强度很高，通常在3000兆帕斯卡(MPa)以上，相当于钢铁强度的几倍。
2. 模量：碳纤维的弹性模量在200-600兆帕斯卡(MPa)之间，是钢铁的几倍甚至几十倍。
3. 韧性：碳纤维的韧性较好，能够承受较大的冲击负荷而不破裂。
4. 疲劳性能：碳纤维具有优秀的疲劳寿命和疲劳强度，适用于长期受力的结构。
5. 耐腐蚀性：碳纤维具有良好的抗腐蚀性能，不易被酸碱侵蚀。
四、碳纤维在工程中的应用碳纤维由于其优异的性能，在工程领域有着广泛的应用，主要包括以下几个方面：1. 航空航天领域：碳纤维被广泛应用于飞机和航天器的结构件和附件中，能够减轻重量、提高飞行性能。
塑料模板的操作要点
塑料模板的操作要点
塑料模板的操作要点包括以下步骤：
1. 模板应平整、洁净、无变形，并应具有足够的强度、刚度和稳定性，能可靠地承受浇筑混凝土的重量、侧压力以及施工荷载。
2. 支模前应对模板及其支架进行检查验收，合格后方可进行下一工序。
3. 模板安装应牢固，防止在浇筑混凝土过程中发生跑模、胀模等现象。
4. 模板拼缝应严密，不得漏浆。
5. 模板与混凝土的接触面应清理干净并涂刷隔离剂，但不得影响结构性能或妨碍装饰工程施工。
6. 浇筑混凝土前，模板内的杂物应清理干净。
7. 固定在模板上的预埋件、预留孔洞和预埋钢管等均不得遗漏，且应安装牢固、位置准确。
8. 模板及其支架在安装过程中，必须设置有效防倾覆的临时固定设施。
9. 模板拆除时，不应对楼层形成冲击荷载。
拆除的模板和支架宜分散堆放并及时清运。
10. 后浇带模板的拆除和支顶应按施工技术方案执行。
请注意，塑料模板的具体操作要点可能因实际情况而有所不同。
粘贴碳纤维布施工质量控制要点
粘贴碳纤维布施工质量控制要点碳纤维布是一种高性能复合材料，其具有优异的强度和刚度、重量轻、耐腐蚀等特点，因此在建筑、航空、航天等领域得到了广泛应用。
碳纤维布施工是关键环节之一，其施工质量的好坏直接影响到其使用性能和使用寿命。
下面将介绍粘贴碳纤维布施工的质量控制要点。
一、碳纤维布施工前的准备1、环境控制碳纤维布施工环境应保持干燥、温度适宜（一般在10℃~30℃之间）、无风、无雨，避免湿度和灰尘的污染。
2、基础处理基础表面应无损、平整且光洁，无松散、油污、尘土等杂物，确保碳纤维布粘贴后与基础的紧密黏附。
3、施工材料准备碳纤维布、树脂、固化剂等施工材料应符合相关标准，且应在规定时间内使用完毕，避免固化。
施工所需的刷子、批刀、辊筒、电动工具等应符合相关标准，经过清洗和保养后方可使用。
1、碳纤维布拉伸碳纤维布拉伸的力度要足够，应保证其与基础之间的紧密贴合和无空鼓现象。
拉伸过程中应做好记录，确保每张碳纤维布都按照要求进行了拉伸。
碳纤维布应按照设计要求进行切割，确保每张碳纤维布的大小和形状均一，并且边缘应平整，无毛边、破损等缺陷。
3、树脂涂布树脂涂布应均匀、细致，涂布的厚度应符合规定要求，避免过多或过少。
在树脂涂布之前应将现场灰尘等杂物清除干净。
碳纤维布粘贴时要注意方向一致、拼接平整、无起泡和空鼓，以及无杂物、灰尘等污染。
每一层的碳纤维布都要平整迅速地粘贴完成，避免树脂流失等问题。
5、固化剂加入固化剂应按照指定比例加入树脂中，搅拌均匀，避免出现堵塞、气泡等问题。
加入固化剂后应根据环境温度和固化剂品质合理设置固化时间。
6、表面处理粘贴完成后，应对其表面进行处理，包括去除多余杂物、磨平、涂刷防水涂料等处理，使其具备美观、防水、防腐等性能。
三、质量检测和验收在施工过程中，应及时检查质量状况，确保施工满足设计要求。
施工完成后，应组织专项验收，检验施工质量是否符合相关标准，并进行相应的记录。
如果发现存在质量问题，应及时进行整改。
SMC片状模塑料的研究
SMC片状模塑料的研究前言片状模塑料(简称SMC)是由不饱和聚酯树脂、低收缩添加剂、填料、固化剂、增稠剂、脱模剂和玻璃纤维等组成的一种干片状的预浸料，它具有收缩率低、强度高、成型方便等特点，特别适合工业化大规模生产。
随着国内SMC生产制造技术、模压成型技术的不断提高，模具成本的降低、政府对工作环境等要求的提高，原来许多由手糊、喷射等工艺进行成型的产品，固化时间长、生产效率低、劳动力大、对环境有污染，开始逐步使用SMC模压成型工艺。
国内SMC已广泛应用于电器工业，如开关柜外壳、灭弧片、隔护板等；用于汽车、拖拉机驾驶室外壳，火车车厢窗框、坐祷；建筑用设施，如浴盆、净化槽等。
目前国内SMC模塑料的生产厂家很多，但是大部分厂家生产的SMC片材宽度仅为0.6米,生产SMC片材3KG/米,生产能力6吨/8小时,（1米宽SMC片材为5KG/米，生产能力10吨/8H）。
并且当模压大面积制品时,由于片材铺层面积不够,使片材流程加长,产生纤维取向收缩,造成表面波纹;严重时会进入空气,使制品截面出现气孔和对结线。
这就需要生产大宽幅的SMC片材。
SMC片材由0.6米宽增加到1米，每米的玻纤含量由0.6公斤就增加到了1公斤。
如何浸润好这些增加近一倍的玻璃纤维，做到增稠控制一致性，就成为了该课题的技术关键。
如果片材很硬，常常导致压制时的流动性不好；太软，工人在操作时粘手，外表面的薄膜上也粘满了树脂，不仅增加了操作上的不便，而且压制的成型品易出现气泡等缺陷，局部位置强度差，制品容易开裂。
理想的增稠曲线如下：图1 理想的增稠曲线1) 初期浸渍阶段，树脂增稠要足够缓慢，保证玻纤良好的浸渍。
一般要求半小时内粘度不超过6万厘泊。
2) 增稠阶段速度要足够快，能够尽快进入模压操作。
即树脂糊粘度大于1500万厘泊。
3) 模压料达到模压粘度时，粘度保持平稳，有较长的贮存寿命。
做好增稠粘度的控制，可以带来以下优点：1) SMC片材表面不粘手，易于操作；2) SMC成型时，玻璃纤维能够流向成型品的所有部分，保证成型品各部分物理、化学性能的稳定；3) 使成型品具有好的外观。
碳纤维
碳纤维碳纤维（carbon fiber，简称CF），是一种含碳量在95%以上的高强度、高模量纤维的新型纤维材料。
它是由片状石墨微晶等有机纤维沿纤维轴向方向堆砌而成，经碳化及石墨化处理而得到的微晶石墨材料。
碳纤维“外柔内刚”，质量比金属铝轻，但强度却高于钢铁，并且具有耐腐蚀、高模量的特性，在国防军工和民用方面都是重要材料。
它不仅具有碳材料的固有本征特性，又兼备纺织纤维的柔软可加工性，是新一代增强纤维。
碳纤维具有许多优良性能，碳纤维的轴向强度和模量高，密度低、比性能高，无蠕变，非氧化环境下耐超高温，耐疲劳性好，比热及导电性介于非金属和金属之间，热膨胀系数小且具有各向异性，耐腐蚀性好，X射线透过性好。
良好的导电导热性能、电磁屏蔽性好等。
碳纤维是含碳量高于90%的无机高分子纤维。
其中含碳量高于99%的称石墨纤维。
碳纤维的微观结构类似人造石墨，是乱层石墨结构。
碳纤维各层面间的间距约为3.39到3.42A，各平行层面间的各个碳原子，排列不如石墨那样规整，层与层之间借范德华力连接在一起。
通常也把碳纤维的结构看成由两维有序的结晶和孔洞组成，其中孔洞的含量、大小和分布对碳纤维的性能影响较大。
当孔隙率低于某个临界值时，孔隙率对碳纤维复合材料的层间剪切强度、弯曲强度和拉伸强度无明显的影响。
有些研究指出，引起材料力学性能下降的临界孔隙率是1%-4%。
孔隙体积含量在0-4%范围内时，孔隙体积含量每增加1%，层间剪切强度大约降低7%。
通过对碳纤维环氧树脂和碳纤维双马来亚胺树脂层压板的研究看出，当孔隙率超过0.9%时，层间剪切强度开始下降。
由试验得知，孔隙主要分布在纤维束之间和层间界面处。
并且孔隙含量越高，孔隙的尺寸越大，并显著降低了层合板中层间界面的面积。
当材料受力时，易沿层间破坏，这也是层间剪切强度对孔隙相对敏感的原因。
另外孔隙处是应力集中区，承载能力弱，当受力时，孔隙扩大形成长裂纹，从而遭到破坏。
即使两种具有相同孔隙率的层压板（在同一养护周期运用不同的预浸方法和制造方式），它们也表现处完全不同的力学行为。
环氧树脂碳纤维复合材料模压制品冲击强度影响因素分析
碳纤维增强的环氧树脂片状模塑料（EP/CF⁃SMC）是由树脂糊浸渍短切纤维后，经模压工艺进行固化成型的复合材料。
EP/CF⁃SMC比强度高、耐腐蚀、绝缘强度好、表面光洁度高、外形尺寸稳定，且成型效率高、生产成本低，广泛应用于汽车、电力、建筑、航空航天等领域。
但其冲击强度差仍是难以忽略的缺点，因此提高EP/CF⁃SMC的冲击强度已经成为进一步提高其使用效能的关键。
目前，已有不少学者针对复合材料模压成型工艺对制品力学性能的影响开展了相关研究。
张臣臣、汪兴等通过设计正交试验研究了模压成型关键参数对树脂基复合材料力学性能的影响。
胡章平等通过建立响应面模型分析了各个工艺参数对制品力学性能的贡献率。
杨志生、花蕾蕾等从制品生产角度研究了制品易产生缺陷的工序以及相应的控制方法。
林旭东、宋清华、张吉等通过建立数学物理模型，对模压成型工艺制度进行了优化。
Mayer、吴凤楠等通过对制品进行微观表征，研究了不同生产工艺对最终模压制品的性能影响。
本文以EP/CF⁃SMC模压成型制品的冲击性能为研究对象，设计正交试验研究了模压温度、模压压力、保压时间、合模速度对模压制品冲击性能的影响。
使用极差法分析了4个因素对制品性能的影响程度大小；获得了最佳的工艺参数并进行了验证实验；借助光学显微镜和场发射扫描电子显微镜（SEM）对典型冲击断裂试样进行了微观形貌表征，并分析了各影响因素作用于制品模压成型过程中的微观机制。
（论文引用：赵川涛, 贾志欣, 刘立君, 李继强, 张臣臣, 荣迪, 高利珍, 王少峰. 环氧树脂/碳纤维复合材料模压制品力学性能影响因素分析[J]. 中国塑料, 2024, 38(2): 26-32.）一实验部分（节选）1、制样过程模压温度、模压压力、保压时间、合模速度是影响EP/CF⁃SMC材料模压制品力学性能的4个主要因素。
选择合适的因素水平设计得到正交试验L16（44），其因素水平表如表1所示。
将原料裁剪为160mm×320mm大小后，居中铺放在预热好的定模上，设置模压参数，等待模压完成。
片状模塑料(SMC)(谷风技术)
片状模塑料（SMC）SMC 是Sheet molding compound的缩写，即片状模塑料。
主要原料由SMC专用纱、不饱和树脂、低收缩添加剂，填料及各种助剂组成。
它在二十世纪六十年代初首先出现在欧洲，在1965年左右，美、日相继发展了这种工艺。
我国于80年代末，引进了国外先进的SMC生产线和生产工艺。
SMC具有优越的电气性能，耐腐蚀性能，质轻及工程设计容易、灵活等优点，其机械性能可以与部分金属材料相媲美，因而广泛应用于运输车辆、建筑、电子/电气等行业中。
一、种类（一）按增强材料(玻璃纤维等)分布情况分类1、玻璃纤维随机(无规则)分布称为SMC-R；2、不连续的玻璃纤维单方向布置称为SMC-D；3、连续玻璃纤维单方向布置称为SMC-C；4、连续玻璃纤维与短切玻璃纤维混合布置：SMC-C/R、SMC-D/R和SMC-X。
其中SMC-X是利用纤维缠绕机先将连续玻璃纤维交叉呈“X”形布置(类似于XMC)，然后在“X”形布置层上铺上无规则的短切纤维。
（二）按SMC性能进行分类1、高强度片状模塑料HMC，它不含填料，玻璃纤维含量高达65%(质量比)或47%(体积比)左右，因其制品的强度高而得名；2、结构高强模塑料XMC，它使用缠绕机将无捻粗纱排列呈15~20角交叉布置而成的片状模塑料，系非连续性生产的；3、高填料模塑料FMC，其填料含量高达50%(质量比)或38%(体积比)采用长约12mm 的短切无捻粗纱，系不连续生产的；4、厚层模塑料TMC(Thick Mould Compound)，采用长玻纤原丝，其他成分同SMC，但片材较厚。
（三）按基体树脂的种类分类1、不饱和聚脂树脂的SMC2、酚醛树脂的SMC3、环氧树脂的SMC4、乙烯基脂树脂的SMC（四）、按制品的收缩率大小分类1、通用型2、低收缩率型3、无收缩型二、原材料用于制备SMC的原材料有树脂、固化剂、填料、增稠剂、脱模剂、色浆和低收缩剂以及纤维增强材料等。
碳纤维模具专业知识点总结
碳纤维模具专业知识点总结碳纤维模具专业知识点总结一、碳纤维模具基础知识碳纤维模具是一种用于制造复杂形状的高性能模具材料，具有重量轻、强度高、刚性好、耐腐蚀等特点。
在碳纤维模具的制造过程中，需要了解一些基本知识，例如碳纤维的特性、制造工艺及相关材料等。
1. 碳纤维的特性碳纤维是由高强度碳纤维布和环氧树脂等基体材料组成的复合材料。
碳纤维具有优异的机械性能，如高比强度、高比刚度、低比重等，同时还具有良好的耐腐蚀性、导热性和电磁性能。
2. 碳纤维模具的制造工艺碳纤维模具的制造工艺主要包括原料准备、纤维预浸、层压成型、固化和后处理等步骤。
其中，纤维预浸是关键的一步，通过将纤维与树脂混合后固化，使其具有一定的硬度和柔韧性，以适应复杂的模具制造需求。
3. 碳纤维模具的相关材料碳纤维模具的材料不仅包括碳纤维布和树脂，还包括填料、胶粘剂等。
填料主要用于改善碳纤维模具的机械性能，如增强其硬度、抗拉强度等；胶粘剂则用于将纤维和填料黏合在一起，提高整体的粘结强度。
二、碳纤维模具设计与制造1. 模具设计碳纤维模具的设计需要考虑到产品的形状、尺寸、壁厚等因素，同时还需要注意模具的可制造性和使用寿命。
在设计过程中，需要进行适当的结构优化和强度分析，以确保模具具有足够的刚度和强度，能够满足产品的制造需求。
2. 模具制造碳纤维模具的制造过程包括纤维预浸、层压成型、固化和后处理等步骤。
在实际制造过程中，需要注意操作规范，确保纤维的均匀分布和树脂的完全固化。
此外，还需要进行模具的修整和涂层处理，以得到光滑的模具表面和良好的脱模效果。
三、碳纤维模具的应用领域碳纤维模具由于其独特的特性和优势，广泛应用于航空航天、汽车、船舶、电子等领域。
其中，航空航天领域的碳纤维模具应用最为广泛，用于制造飞机零部件、航天器外壳等。
汽车领域的碳纤维模具主要用于制造车身和底盘等关键部件。
船舶和电子领域的碳纤维模具则主要用于制造船体结构和电子器件外壳等。
四、碳纤维模具的发展趋势随着科技的不断进步和碳纤维材料制造工艺的改进，碳纤维模具正朝着更高性能、更复杂形状和更高精度的方向发展。
【技术干货】一文简要了解有关碳纤维及碳纤维增强塑料复合材料的几个常见问题
【技术干货】一文简要了解有关碳纤维及碳纤维增强塑料复合材料的几个常见问题碳纤维增强塑料（Carbon fiber-reinforced plastic，CFRP）是一种真正的高科技材料。
它凭借着能够使金属钢和铝相形见绌的优异特性，不断开拓新的应用领域，并且在许多领域已经成为不可或缺的重要组成。
本文主要围绕“什么是碳纤维？CFRP是如何生产的？CFRP与GFRP有什么区别？”等问题，简要介绍碳纤维及CFRP主要特点及应用。
什么是碳纤维？碳纤维是一种工业生产的高性能纤维，经过精细加工后，它几乎完全由碳元素组成。
它们直径很细，在显微镜下大约比人的头发细八倍。
为了使其可用于各种应用领域，1000至数十万根长丝组合成复丝纱（粗纱），并缠绕在卷轴上。
碳纤维是如何生产的？碳纤维是高科技制造工艺的产物。
它是从诸如聚丙烯腈（PAN）等原料产品开始，聚丙烯腈具有优异的耐化学品和耐溶剂性，在首道加工工艺步骤中，PAN会形成纤维，然后将纤维缠绕到线轴上——即所谓的“前驱体”。
随后将PAN纤维进行热处理加工，它们会先在200-300 摄氏度下氧化，然后在 1200 至 1800 摄氏度下碳化。
经过表面处理和上浆处理后，碳纤维被卷起并准备使用。
碳纤维有几种类型？在前驱体的生产过程中，后期碳纤维已经具备了所需的性能。
碳纤维的主要区别在于以下性能：▪粗纱中单个纤维或长丝的数量▪细丝的直径和形状▪强度、模量以及伸长率▪表面特性也决定了纤维与复合材料中塑料基体的协调性根据最终应用，对碳纤维和CFRP制成的部件的要求也会发生变化。
虽然模量对于某种应用特别重要，但保持拉伸强度下的模量可能是另一种应用的主要因素。
CFRP是什么意思？CFRP是碳纤维增强塑料的缩写。
CFRP是一种由多种成分（基体材料以及嵌入基体中的增强碳纤维）组成的材料。
合成树脂通常会作为基体材料。
根据所用碳纤维的类型、基体和制造工艺，固化后的复合材料具有不同的机械性能。
碳纤维热塑工艺
碳纤维热塑工艺1. 简介碳纤维热塑工艺是一种利用热塑性树脂与碳纤维相结合的加工技术。
碳纤维是一种轻质而高强度的纤维材料，具有优异的机械性能和化学稳定性。
通过热塑工艺，可以将碳纤维与热塑性树脂熔融混合，然后通过模具成型，最终得到具有复杂形状的碳纤维复合材料制品。
2. 工艺流程碳纤维热塑工艺的主要流程包括原材料准备、熔融混合、成型和固化等步骤。
2.1 原材料准备碳纤维热塑工艺的原材料包括碳纤维和热塑性树脂。
碳纤维一般是以纱线或者布料的形式供应，需要根据具体产品的要求进行切割和整理。
热塑性树脂一般以颗粒或者片状供应，需要根据工艺要求进行熔融处理。
2.2 熔融混合熔融混合是将碳纤维和热塑性树脂进行熔融融合的过程。
首先将热塑性树脂加热至熔点以上，使其变成流动状态。
然后将碳纤维逐渐加入热塑性树脂中，通过搅拌或者挤出等方式将两者充分混合。
混合过程中需要控制温度和时间，以确保碳纤维和树脂的充分结合。
2.3 成型成型是将熔融混合物通过模具成型的过程。
根据产品的形状和尺寸要求，选择合适的模具进行成型。
将熔融混合物注入模具中，并施加适当的压力和温度，使其充分填充模具的空腔。
然后将模具放置在冷却装置中进行冷却，使混合物固化成型。
2.4 固化固化是将成型后的碳纤维复合材料进行加热处理，使其进一步固化。
固化过程中，树脂分子会发生交联反应，形成三维网络结构，提高复合材料的强度和硬度。
固化的温度和时间需要根据树脂的特性和产品的要求进行控制。
3. 工艺优势碳纤维热塑工艺具有以下几个优势：3.1 成型灵活性高碳纤维热塑工艺可以根据产品的要求进行灵活的成型，可以制造出各种复杂形状的产品。
相比于传统的成型工艺，如压塑和注塑等，热塑工艺可以更好地保持碳纤维的纤维方向性和连续性，提高产品的力学性能。
3.2 重量轻、强度高碳纤维是一种轻质而高强度的材料，与热塑性树脂相结合后，可以制造出重量轻、强度高的复合材料制品。
这种材料在航空航天、汽车、体育器材等领域具有广泛的应用前景。
碳纤维2015年1月18日+碳纤维改性塑料知识分享+
非常荣幸有这个机会和大家交流。
如有不妥之处，欢迎指正！今天我主要讲两方面：一是碳纤维在汽车上的应用，二是短切碳纤维增强工程塑料的影响因素及工艺。
第一个，碳纤维在汽车上的应用。
碳纤维在汽车上有哪些用途呢？碳纤维和碳纤维增强复合材料(CFRP)做为二十一世纪的新材料，因其高强度、高弹性模量和低比重性能，在汽车上迅速得到广泛的应用，无论是在车辆外观件、发动机舱内、车内门板或是饰板等，皆可以看到碳纤维的应用。
在汽车车身、底盘上的应用。
由于碳纤维增强聚合物基复合材料有足够的强度和刚度，其适于制造汽车车身、底盘等主要结构件的最轻材料。
预计碳纤维复合材料的应用可使汽车车身、底盘减重40～60％，相当于钢结构重量的1／3～1／6。
英国材料系统实验室曾对碳纤维复合材料减重效果进行研究，结果表明碳纤维增强聚合物材料车身重172kg，而同样车型的钢制车身重为368kg，减重约50％。
但由于碳纤维成本过高，碳纤维增强复合材料在汽车中的应用有限，仅在一些F1赛车、高级轿车、小批量车型上有所应用。
但是随着碳纤维价格及碳纤维增强复合材料工艺的成熟，未来碳纤维增强材料将在普通汽车上有广泛的应用。
1在制动摩擦片上的应用。
碳纤维还因为其环保、耐磨的特点而应用在制动摩擦片上，碳纤维制动盘被广泛用于赛车上，例如F1赛车上。
它能够在50m的距离内将汽车的速度从300km/h降低到50km/h。
其实在去年汽车展会上，我看到了大量的碳纤维在制动摩擦片上的应用。
在座椅加热垫上的应用。
碳纤维汽车座椅加热垫是碳纤维加热应用于汽车工业的一个突破，碳纤维加热元技术在汽车配套市场变得越来越受欢迎，它将会完全替代传统的座椅加热系统。
目前几乎全球所有汽车制造厂商的高档、豪华轿车都配备了这种座椅加热装置，如奔驰、宝马、奥迪、大众、本田、日产等等。
碳纤维是一种较高效能的导热材料，热效率高达96％，并在加热垫中均匀密布，保证热量在座椅加热区域均匀释放；碳纤维线及温度分布均匀，又确保了加热垫长期使用保持座椅表面皮革平整完好，不产生纹路痕迹、不产生局部变色。
【专业讲堂】一文了解碳纤维复合材料的应用新形式——短切预浸料
【专业讲堂】一文了解碳纤维复合材料的应用新形式——短切预浸料1、短切预浸料模塑料的概念及特征短切预浸料模塑复合材料（Chopped prepreg molding compound，CPMC）是一种较新的材料形式，类似于用短切的树脂浸渍丝束制成的模塑复合材料，它为设计和加工工程师提供了多种好处，包括树脂选择的灵活性、可变的切屑宽度和长度。
而且，可以在模制之前将切碎的预浸料坯预成型，以辅助制造并优化结构性能。
切碎的预浸料可以片状模塑料（Sheet Molding Compound，SMC）的形式卷成卷垫，而块状模塑料（Bulk Molding Compounds，BMC）则以松散的形式提供。
片状模塑复合材料形式的短切预浸料减少了类似于各向同性预浸料叠层的垫子所需的过程劳动，而散装形式的短切预浸料不仅在设计预浸料时提供了更多选择形式的结构性能，而且也消除了材料浪费。
2、短切预浸料模塑料的工艺特点2.1 零件制造要求短切预浸料的成型通常在等温温度下匹配的金属模具中进行。
与预浸料热压成型相反，匹配的金属模具在组件两侧提供尺寸控制的表面。
当纤维和树脂作为一个整体运动时，向模塑料施加压力是成型预浸料基短切模塑料的关键。
如果树脂太薄而不能使纤维移动，太厚树脂无法流动，则会在模具中填充模塑料时出现问题，导致零件质量不佳。
成型前树脂的化学增稠和热增稠用于获得成型化合物的优选树脂粘度。
预浸料制造商可以进行化学增稠，同时也可以通过零件的模具或预浸料制造商进行热增稠。
脱模过程中，预制件安装时间、零件厚度和零件强度（Tg敏感性）等特性可能会影响成型温度。
较低的固化温度有助于工艺的重复性，但在所有情况下都需要额外的压制时间。
工艺工程师还必须考虑保质期、放热反应和固化程度。
2.2 结构与设计传统的模塑化合物用于非结构件。
然而，由于采用了更先进的纤维、先进的树脂系统、改进的纤维润湿、精确的树脂控制和定制的切屑尺寸，基于预浸料的模塑料的技术得到了发展。
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碳纤维片状模塑料(SMC)一、碳纤维片状模塑料片状模压料（Sheet Molding Compound, SMC）是由树脂糊浸渍纤维或短切纤维毡，两边覆盖聚乙烯薄膜而制成的一类片状模压料，属于预浸毡料范围。
是目前国际上应用最广泛的成型材料之一（属于原料范畴，类似于我们常用的预浸料）。
常用树脂有：不饱和聚酯树脂、环氧树脂等，其中不饱和聚酯树脂较为常用，现以其为例介绍如下：不饱和聚酯树脂，化工原料的一种，常用于物体表面加厚、固化，使用时如同刷油漆一般，层层加叠，固化过程释放苯乙烯等有害气体。
不饱和聚酯树脂是热固性树脂中最常用的一种，它是由饱和二元酸、不饱和二元酸和二元醇缩聚而成的线形聚合物，经过交联单体或活性溶剂稀释形成的具有一定黏度的树脂溶液，简称UP，这是不饱和聚酯树脂最大的优点。
可以在室温下固化，常压下成型，工艺性能灵活，特别适合大型和现场制造玻璃钢等制品。
力学性能指标略低于环氧树脂，但优于酚醛树脂。
耐腐蚀性，电性能和阻燃性可以通过选择适当牌号的树脂来满足要求，树脂颜色浅，可以制成透明制品。
品种多，适应广泛，价格较低。
缺点是固化时收缩率较大，贮存期限短。
环氧树脂较为熟悉，此处不再介绍。
分类方式1：常用碳纤维按纤维连续与否可分为短切纤维和连续型纤维，连续型纤维的性能好于短切纤维。
如所用树脂为乙烯基酯树脂，碳纤维为东丽12K PAN聚丙烯腈纤维，纤维长度为25mm，固化温度145°C-155°C，生产的SMC性能数据如表一所示；所用树脂为乙烯基酯树脂（属于变性环氧树脂，秉承了环氧树脂的优良特性，固化性和成型性方面更为出色），碳纤维为东丽12K PAN聚丙烯腈纤维，纤维为连续型，固化温度145°C-155°C，生产的SMC性能数据如表二所示。
表一：短切纤维SMC性能表二：连续型纤维SMC性能分类方式2：SMC作为一种新型材料，根据具体用途和要求的不同又发展出一系列新品种，如BMC、TMC、HNC、XMC等。
①团状模压料（Bulk Molding Compound, BMC）其组成与SMC极为相似，是一种改进型的预混团状模压料，可用于模压和挤出成型。
两者的区别仅在于材料形态和制作工艺上。
BMC中纤维含量较低，纤维长度较短，约6～18mm，填料含料较大，因而BMC制品的强度比SMC制品的强度低，BMC比较适合于压制小型制品，而SMC适合于大型薄壁制品。
②厚片状模压料（Thick Molding Compound, TMC）其组成和制作与SMC相似，厚达50mm。
由于TMC厚度大，玻璃纤维能随机分布，改善了树脂对玻璃纤维的浸润性。
此外，该材料还可以采用注射和传递成型。
③高强度模压料（Hight Molding Compound, HMC）和高强度片状模压料XMC主要用于制造汽车部件。
HMC中不加或少加填料，采用短切玻璃纤维，纤维含量为65%左右，玻璃纤维定向分布，具有极好的流动性和成型表面，其制品强度约是SMC 制品强度的3倍。
XMC用定向连续纤维，纤维含量达70%～80%，不含填料。
④ZMC ZMC是一种模塑成型技术，ZMC三个字母并无实际含义，而是包含模塑料、注射模塑机械和模具三种含义。
ZMC制品既保持了较高的强度指标，又具有优良的外观和很高的生产效率，综合了SMC和BMC的优点，获得了较快的发展。
二、性能特点及连接方式性能特点：具有碳纤维复合材料的优点，可以根据实际使用要求调整纤维形式（短切、连续等）、等级、树脂种类以及工艺参数（模具压力等）等，制备出不同性能等级的产品，部分具体性能参见表一、二。
连接方式：SMC的连接方式大致可分为两类，第一类为构件成型时连接，即在构件固化成型时的连接；第二类为构件成型后连接，主要有胶接和螺栓连接等，具体介绍如下。
第一类：构件成型与连接同时进行图一 a b中为碳纤维SMC料和玻璃纤维SMC料的连接方式，连接于成型同时进行，其中a为套接，b为搭接，试验表明搭接处的强度与玻璃纤维材料本身强度接近，即接头并没有降低构件的整体强度，如表三所示。
图一a 套接 b 搭接表三：材料本身及连接后拉伸强度第二类：构件成型后再连接（1）胶接：图二为采用SMC工艺生产的复合材料风挡，所用增强材料为单向玻璃纤维和单向碳纤维，内、外片成型后再使用结构胶粘剂进行胶接，取得较好的力学性能（刚度提高122%）和减重效果（减重45%）。
（2）螺栓连接：F.E. Devine(B olted assembly of engineering components press moulded from sheet moulding compound)研究了玻璃SMC的螺栓连接，考察了螺栓数量、位置、大小等对连接性能的影响。
图二风挡截面图优点：①强度好，SMC能与金属材料相抗衡，操作处理方便，增强材料在生产与成型过程中均无损伤，制品强度高，可进行轻型化结构设计；②重现性好，不受操作者和外界条件的影响（自动化程度高）,产品具有耐水性好; 高精度表面; 性能稳定;绝缘性能好; 强度均匀; 刚度好; 产品尺寸精确, 受温度影响小; 产品厚度容易控制等优良性；③操作环境清洁、卫生，改善了劳动条件；④通过改变组分的种类与配比，可改变成型工艺和制品性能，通过改变填料的种类与加入量，可降低成本或使制品轻量化流动性好，可成型异形制品（成型性好）；⑤模压工艺对温度和压力要求不高(根据所用树脂和成品强度要求)，可变范围大，可大幅度降低设备和模具费用；⑥纤维长度可选范围大（短切至连续纤维），质量可控性好，适宜于各种构件制造；⑦所得制品表面光洁度高，采用低收缩添加剂后，表面质量更为理想；⑧生产效率高，成型周期短，易于实现全自动机械化操作，生产成本相对较低SMC生产周期短, 平均单件产品成形周期1~ 8分钟, 其它工艺所达不到的, 便于集约化生产。
在美国, 汽车外板的成形周期已降至1分钟, 用1副模具每月能压制20000件产品。
缺点：①成品收缩率较大；②前期设备投入较大，包括SMC原料制备设备和模压设备；③要求有较大产量来分摊成本；三、国内外的研究开展现状1.GFSMC(玻璃纤维片状模塑料)：玻璃纤维片状模塑料由于应用较早，该领域的的研究也较多。
国内、外在该领域的研究主要集中在两方面：1）原材料的研究；2）工艺研究；3）性能研究。
国内在该领域的研究主要集中在推广应用、原材料改性、工艺控制、SMC性能试验等。
国外研究较为深入，不仅有推广应用、原材料、工艺控制等研究，对GFSMC成品的性能研究也较多，如纤维长度的影响、纤维走向、与手糊工艺性能对比、疲劳、拉伸、剪切、压缩、冲击等，研究得很深入和全面。
2.GFSMC(玻璃纤维片状模塑料)：国内对CFSMC研究较少，主要见于前瞻性推广研究等，其他方面研究很少，目前仅见‘碳纤维增强环氧模塑料研究’一文，主要研究耐磨性，未见其他研究。
生产领域，吉林市华研碳纤维制品有限公司碳纤维片状模塑料生产线于2013年安装完毕。
国外对CFSMC有所研究，目前看到的论文涉及以下几方面：E.V. Morozov SMC提出了损伤演化理论模型；Hang Li 采用短切碳纤维，研究了纤维走向对性能的影响；Jose´M. Castro 从降低SMC 在汽车上应用成本出发，采用短切碳纤分层取代部分玻纤，对比了碳纤加入后对性能的提高；Mark Bruderick 等在2003款道奇中批量使用了利用连续玻纤和碳纤制成的SMC零部件，取得了良好的力学性能和减重效果，在汽车风挡和车门使用短切碳纤维编织布（将编织布切成方形块）作为SMC增强材料，研究了该型材料的拉伸、剪切强度等；J. Palmer研究使用回收的碳纤维作为SMC的增强材料，测定了不同纤维含量下的强度和吸能特性。
综上，GFSMC由于应用时间早，工艺也较成熟，研究较为深入。
CFSMC 的研究和使用晚于前者，由于整体性能的优异性，近年来对它的研究日益深入，但研究盲点仍较多，有较好的研究和推广前景。
国内CFSMC现状：2013年国内首条碳纤维片状模塑料生产线在吉建成，该公司生产的碳纤维片状模塑料中约 60% 是碳纤维。
该公司使用碳纤维片状模塑料研发生产出了多种性能优异的产品，他们生产的刹车片寿命是普通刹车片的 2 倍，市场潜力巨大。
未见其他相关报道。
SMC在汽车领域已有较广泛的应用，尤其在欧美车企中。
但主要采用玻璃纤维SMC,现就玻璃纤维SMC在欧美的使用情况作以下介绍。
美国GFSMC在汽车领域的使用情况：1）外板应用像发动机罩那样的大型部件使用复合材料制造, 汽车的轻质化效果较明显。
福特( FORD) 公司的一些外板类部件选用柔性SMC, 例如挡泥板等制品。
与铝制的外板相比, 生产成本下降了50%～55%, 汽车部件的平均重量下降25%, 外观质量更好。
美国几大汽车公司的主要外板类SMC部件的产量和生产状况如下。
WINDSTAR微型行李车:发动机罩, 27. 2万件/ 年, 10. 2kg/ 件;上部散热口, 27. 2万件/ 年, 2. 6kg/ 件;活动顶盖, 27. 2万件/ 年, 0. 8kg/ 件;挡泥板, 1. 5万件/ 年, 15kg/ 件;LINCOLNCONTINENTAL汽车:发动机罩, 7. 5万件/ 年, 14. 4kg/ 件;活动顶盖, 7. 5万件/ 年, 10. 0kg/ 件;挡泥板, 7. 5万件/ 年, 2. 3kg/ 件;后侧板延伸部, 7. 5万件/ 年, 1. 1kg/ 件;MUSTANG汽车:发动机罩, 12万件/ 年, 13. 6kg/ 件;后部进气口, 12万件/ 年0. 5kg/ 件;车牌支架, 14. 5万件/ 年, 1kg/ 件;扰流板, 6. 05万件/ 年, 6. 2kg/ 件;此外，美国通用汽车( GM) 公司生产的SMC车门、由外层板、内层板与框架构成, 采用Piemix 公司提供的SMC制造, 内外板均采用含30%的短切纤维模压而成, 结构框架采用含30%的连续纤维和20%的短切纤维的SMC模压而成, 比钢门减轻了18. 1kg。
美国通用公司研制成功的EVI 电动汽车, 要求风阻最小、零件要求质轻、耐腐蚀、耐压痕、耐冲击强度高。
于是采用含有空心玻璃微珠( 可使SMC减轻30%) 的SMC( 回收SMC占10%) 加工发动机罩, 车顶和车门。
在结构材料方面，通用公司大型的V8型车的保险杠要求耐8Km/ h的冲击, 材料选用了45%玻纤含量的HMC。
除此之外, 中小型车的保险杠大多使用SMC。
1996年福特公司推出的FordTaurus/Sable轿车, 上、下散热器支架由SMC制造,组成SMC前脸总成、采用40%短切玻纤/ 聚酯SMC模塑成型、脱模后需喷E胶衣, 本身底漆和车身胶衣、再烤漆、取代原来由22个钢零件组成的前脸总成, 重量减轻22%, 成本下降14%。