碳纤维复合材料涂装工艺简介ppt(25张)
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《碳纤维材料》PPT课件
• （2）现场施工方便：没有湿作业和明火施工，占用场地 小，也不需要大型施工机具，因此施工方便、工效高、施 工质量容易得到保障。
• （3）使用范围广：可用于梁、板、柱及桥梁、隧道、烟 囱等多种结构的加固补强。特别是在曲面壳体和复杂节点 的加固中，具有其他加固方式无法比拟的优势，与混凝土 的有效接触面积可达100％。
• • （2）加强结构粘结破坏面特性研究。 由于碳纤
维加固混凝土后, 粘结区域由多种材料的混合体组 成,各区域材料性能差异性较大, 结构的传力方式 和受力状态相当复杂、产生多种破坏模式, 而其中 的结构断裂碳纤维剥离破坏更加复杂, 因此必须加 强该方面的研究。
对碳纤维加固提出的建议
• （3）加强粘结胶的研究。 在碳纤维加固混凝土结构主要 是利用碳纤维优良物理力学性能对结构进行加固, 结构的 加固质量主要取决于碳纤维与混凝土两者之间粘结情况, 在混凝土一纤维粘结面如果能保证粘结质量就可以充分发 挥碳纤维作用, 否则就不能充分发挥碳纤维性能, 降低了 结构的加固效果。 碳纤维在600℃高温下性能保持不变, 在-180 ℃低温下仍具有很好的韧性, 适用性较广, 但对 于粘结胶, 当温度超过60 ℃ 时就开始软化, 温度超过 80℃ 时强度明显降低, 目前我国对粘结胶的研究较少, 还不成熟没有形成统一的标准, 因此需要加强对粘结胶的 研究、开发及应用, 如抗高温胶和抗低温胶等, 从而扩大 实际工程的应用范围。
• (2)施工便捷,施工工效高,没有湿作业,不需大型 施工工具,无需现场固定设施,施工占用场地少,成 品幅宽可以为20 cm, 30 cm, 50 cm, 100 cm,每卷长 度50～100 m,现场使用时可以根据需要用剪刀或 刀片裁剪。粘贴碳纤维材料法是粘贴钢板施工工 效的4～8倍。
• （3）使用范围广：可用于梁、板、柱及桥梁、隧道、烟 囱等多种结构的加固补强。特别是在曲面壳体和复杂节点 的加固中，具有其他加固方式无法比拟的优势，与混凝土 的有效接触面积可达100％。
• • （2）加强结构粘结破坏面特性研究。 由于碳纤
维加固混凝土后, 粘结区域由多种材料的混合体组 成,各区域材料性能差异性较大, 结构的传力方式 和受力状态相当复杂、产生多种破坏模式, 而其中 的结构断裂碳纤维剥离破坏更加复杂, 因此必须加 强该方面的研究。
对碳纤维加固提出的建议
• （3）加强粘结胶的研究。 在碳纤维加固混凝土结构主要 是利用碳纤维优良物理力学性能对结构进行加固, 结构的 加固质量主要取决于碳纤维与混凝土两者之间粘结情况, 在混凝土一纤维粘结面如果能保证粘结质量就可以充分发 挥碳纤维作用, 否则就不能充分发挥碳纤维性能, 降低了 结构的加固效果。 碳纤维在600℃高温下性能保持不变, 在-180 ℃低温下仍具有很好的韧性, 适用性较广, 但对 于粘结胶, 当温度超过60 ℃ 时就开始软化, 温度超过 80℃ 时强度明显降低, 目前我国对粘结胶的研究较少, 还不成熟没有形成统一的标准, 因此需要加强对粘结胶的 研究、开发及应用, 如抗高温胶和抗低温胶等, 从而扩大 实际工程的应用范围。
• (2)施工便捷,施工工效高,没有湿作业,不需大型 施工工具,无需现场固定设施,施工占用场地少,成 品幅宽可以为20 cm, 30 cm, 50 cm, 100 cm,每卷长 度50～100 m,现场使用时可以根据需要用剪刀或 刀片裁剪。粘贴碳纤维材料法是粘贴钢板施工工 效的4～8倍。
碳纤维特性及其加工工艺产品介绍(PPT44张)
预氧化
热氧稳定化通称预氧化,其目的是使 热塑性PAN线性大分子链转化为非 塑性的耐热梯形结构，从而使纤维在 高温碳化下不熔不燃，继续保持纤维 状态。 预氧化处理可以提高炭纤维的收率和 力学性能，是制备炭纤维的一个重要 步骤。 梯形升温预氧化是当前工业化生产所 普遍采用的。
过程：一般将纤维在空气下加热至约 270℃，保温0.5h~3h，聚丙烯腈纤维的 颜色由白色逐渐变成黄色、棕色，最后 形成黑色的预氧化纤维。这是聚丙烯腈 线性高分子受热氧化后，外层和核芯区 形成耐热梯形高分子的结果。
预氧化后的纤维呈黑色，遇
火也不燃烧，也称为预氧纤 维，可做防火织物、密封材 料等，现已成为一个独立的 工业产品。
碳化
将预氧化纤维在高纯氮(99.99％以上)气氛 下进行高温处理（1600℃ ），一方面将非 碳原子在炭化时以挥发物(如HCN，NH3， CO2，CO，H2O，N2等)方式除去，同时 使预氧纤维向炭纤维结构转变。
Corcel N°1
碳纤维的材质让这款浴缸更为结实难用，并在表面 附着一层铂金，更显得在简约中透露着些许奢华。
碳纤维马桶
碳纤维头盔
强度高 重量轻 提高车速 降低油耗
碳纤维地暖
The End
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表面处理
表面处理聚丙烯腈基炭纤维的主 要用途是与树脂复合做结构材料 用，也加入金属或陶瓷、水泥等 基体中，构成碳纤维增强复合材 料。 炭纤维表面经氧化处理后，表面 积增大，提高炭纤维与树脂的结 合牢度和层间剪切强度。
㈠ ①气相氧化法 ②液相氧化法 臭氧氧化法 ③湿法阳极氧化法 ④等离子体氧化法 ⑤表面涂层改性法 ㈡复合表面处理法 在炭纤维表面涂一层指定的 浆料以便与基质(如树脂、炭 或金属等)更好地结合。
碳纤维复合材料加工工艺介绍
碳纤维复合材料加工工艺一、手糊成型工艺：在模具表面上涂抹脱模剂、胶衣，将事先裁好的碳纤维预浸布铺设在模具工作面上，在工作面上刷涂或喷射树脂胶液，达到所需要的厚度之后，成型固化、脱模、后处理。
在成型技术高度发达的今天，手糊工艺仍然具有工艺简便、投资低廉、适用面广的特点，在石油化工、储存容器、贮槽、汽车壳体等诸多领域有广泛应用。
其缺点是质地疏松、精度不高、表面粗糙、密度低，制品强度不高，并且主要依赖人工，质量不稳定，生产效率很低，难以批量化和标准化。
喷射成型工艺属于手糊成型工艺中低压成型工艺的一类，一般利用短切纤维和树脂混合，在喷枪中利用压缩空气均匀喷洒在模具表面上，达到所需厚度后，再利用手工橡胶来回刷平，最后固化成型。
为改进手糊成型工艺而创造的一种半机械化成型工艺，在生产效率方面有一定的提高，多用来制造汽车车身、船身、浴缸、储罐的过渡层。
二、真空热压罐工艺：工艺过程是将单层预浸料按预设方向铺叠成的复合材料坯料放置在热压罐内，在一定预设温度和压力下完成固化的过程。
热压罐是一种能够承受和调整温度、压力范围的专用压力容器。
坯料铺设在涂抹脱模剂的模具表面，然后依次用脱模布、吸胶毡、透气毡完全覆盖，并密封在真空袋内，再放入热压罐内。
在放入热压罐加温固化之前需要抽真空，然后在放入热压罐高温、加压、固化成型固化规则的制定与执行是保证复合材料产品质量的关键。
此种成型工艺适多用于制造整流罩、飞机舱门、机载雷达罩，支架、机翼、尾翼等产品。
三、层压成型工艺：把一层层铺设的预浸料放置在上下平板模之间通过加压高温固化成型，这种工艺可以直接利用木胶合板的生产方法和设备，并根据树脂的流动性能，进而进行改进与完善。
此种成型工艺主要用来生产不同规格、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、利用批量化等特点，但是设备投资较大，成本较高。
四、缠绕成型：缠绕成型工艺的发展已经有半个世纪，随着缠绕技术的不断更新，缠绕工艺基本已经成型，并成为金属铝复合材料重要施工工艺之一。
碳纤维及其复合材料PPT课件
含碳量95%左右的称为碳纤维； 含碳量99%左右的称为石墨纤维。 优点：碳纤维比重小、比强度、比模量大，耐热性 和耐腐蚀性好，成本低，批量生产量大，是一 类极为重要的高性能增强剂。
第2页/共65页
用碳纤维制成的树脂基复合材料比模量比钢和铝合金高5倍，比强度高3倍以 上； 同时耐腐蚀、耐热冲击、耐烧蚀性能均优越
石墨层片的缺陷 及边缘碳原子
基本结构单元
石墨微晶
原纤维构成碳纤维单丝
二级结构单元
碳纤维的三级结构单元
第38页/共65页
石墨微晶在整个纤维中的分布是不均匀的，碳纤维由表皮层和 芯子两部分组成，中间是连续的过渡区。 皮层的微晶较大，排列较整齐有序，占直径的14％，芯子占39 ％，由皮层到芯子，微晶减小，排列逐渐紊乱，结构不均匀性愈 来愈显著。
美国的碳纤维主要用于航空航天领域，欧洲在航空航天、体育用品和工业方 面的需求比较均衡，而日本则以体育器材为主。
第6页/共65页
6.2 碳纤维的制备
很多纤维能用溶液纺丝或熔融纺丝来制作!!! 面条？？ 粉丝？？ 一些高分子丝？？
碳纤维能不能用这两种方式呢？？
在空气中在350℃以上的高温中就会氧化；在隔绝空气 的惰性气氛中，元素碳在高温下不会熔融，但在3800K以 上的高温时不经液相，直接升华，所以不能熔纺！！
碳在各种溶剂中不溶解，所以不能溶液纺丝。
第7页/共65页
6.2 碳纤维的制备
在惰性气氛中将小分子有机物(如 烃或芳烃等）在高温下沉积成纤维。 此法用于制造晶须或短纤维，不能用 于制造长纤维。
将有机纤维经过稳定化处理变成耐焰纤维， 然后再在惰性气氛中于高温下进行焙烧碳化，使 有机纤维失去部分碳和其他非碳原子，形成以碳 为主要成分的纤维状物。此法用于制造连续长纤 维。
第2页/共65页
用碳纤维制成的树脂基复合材料比模量比钢和铝合金高5倍，比强度高3倍以 上； 同时耐腐蚀、耐热冲击、耐烧蚀性能均优越
石墨层片的缺陷 及边缘碳原子
基本结构单元
石墨微晶
原纤维构成碳纤维单丝
二级结构单元
碳纤维的三级结构单元
第38页/共65页
石墨微晶在整个纤维中的分布是不均匀的，碳纤维由表皮层和 芯子两部分组成，中间是连续的过渡区。 皮层的微晶较大，排列较整齐有序，占直径的14％，芯子占39 ％，由皮层到芯子，微晶减小，排列逐渐紊乱，结构不均匀性愈 来愈显著。
美国的碳纤维主要用于航空航天领域，欧洲在航空航天、体育用品和工业方 面的需求比较均衡，而日本则以体育器材为主。
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6.2 碳纤维的制备
很多纤维能用溶液纺丝或熔融纺丝来制作!!! 面条？？ 粉丝？？ 一些高分子丝？？
碳纤维能不能用这两种方式呢？？
在空气中在350℃以上的高温中就会氧化；在隔绝空气 的惰性气氛中，元素碳在高温下不会熔融，但在3800K以 上的高温时不经液相，直接升华，所以不能熔纺！！
碳在各种溶剂中不溶解，所以不能溶液纺丝。
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6.2 碳纤维的制备
在惰性气氛中将小分子有机物(如 烃或芳烃等）在高温下沉积成纤维。 此法用于制造晶须或短纤维，不能用 于制造长纤维。
将有机纤维经过稳定化处理变成耐焰纤维， 然后再在惰性气氛中于高温下进行焙烧碳化，使 有机纤维失去部分碳和其他非碳原子，形成以碳 为主要成分的纤维状物。此法用于制造连续长纤 维。
碳纤维涂装工艺和解决方案
碳纤维涂装工艺和解决方案复合材料的结构特点复合材料涂装与传统涂装的差异复合材料油漆外观常见缺陷复合材料油漆的选材要点复合材料涂装的工艺流程复合材料涂装面临的挑战复合材料的结构特点复合材料涂装与传统涂装的差异复合材料油漆的选材要点复合材料涂装的工艺流程复合材料涂装面临的挑战碳纤维碳纤维环氧树脂环氧树脂碳纤维碳纤维 环氧树脂环氧树脂碳纤维复合材料——<材料=结构>——微观结构缺陷树脂纤维界面复合材料围观结构•碳纤维、树脂、界面组成的综合体 •微观结构缺陷树脂与纤维浸润不良（孔隙、水汽、空气等） 树脂固化不完全（固化剂、促进剂等填料残留） •特点：缺陷细微（微米级）-分布广泛（树脂、界面）-体积分布 •影响：性能：应力集中点、疲劳源涂装：涂装后使用过程中的缺陷来源之一单向纤维织 物混杂短纤维断面：微观结构加压过程中，空气气泡随着树脂的流动排出加压复合材料是含有孔隙的一种材料，孔隙率一般为3%左右。
这是复合材料涂装困难的重要原因之一。
不同工艺过程设计中，都会有消除气泡的工艺环节。
也可以说，复合材料的成型过程是排空气的过程。
湿法工艺（RTM/HP-RTM/湿法模压/VARI 等）—树脂真空消泡； 预浸料工艺（模压/热压罐/袋压）—二次加压加热真空消泡湿法工艺树脂&纤维预浸料工艺生产过程中的涂装影响因素来源•杂质（铺贴工序、预成形体转移过程，粉尘、皮屑、汗渍等） •脱模剂残留 •模具清理不良•涂装过程中的杂质带入碳纤维复合材料——<工艺方法>碳纤维复合材料——<材料=结构>——宏观结构结构缺陷针孔白点&夹杂干纱复合材料外观纹路不同，成型过程中的表面缺陷会有差异，这是影响涂装质量问题多样化的主要因素，也是造成油漆问题返修的主要原因。
外观缺陷需要在涂装前处理环节把这些缺陷修补好，甚至需要在第一遍底漆之后，重复修补一遍。
或者需要多道底漆进行填充遮盖。
单向带劈丝划痕织物纹路碳毡常见纹路外观单向带气泡单向带织物&碳毡SMC。
碳纤维复合材料PPT课件
表6-7 C/C在航天飞机上的应用 表6-8 C/C在战略导弹上的应用。
图6-1 C/C在航天飞机上的应用部位
航天飞机表面温度
C/C在航天飞机上应用部位
图6-2 导弹鼻嘴
6.5.2 刹车材料方面的应用
法国欧洲动力公司大量生产C/C刹车片，用 作飞机（如幻影式战斗机）、汽车（如赛 车）和高速火车的刹车材料。
T-50-221-44
X-y向
Z向
1.9
ATJ-5 结晶向 ⊥结晶向
1.83
拉伸强度 24
140
126
39.6
30.5
/MPa
2500
280
231
54.3
43.4
抗拉模量 24
59.4
52.4
11.7
7.8
/GPa
2500 40.9
30.5
11.2
7.4
断裂延伸率 24
0.18
0.2
0.45
0.54
三、CVD法的优缺点
优点：基体性能好，且与其他致密化工艺 一起使用，充分利用各自的优势。可以将 CVD法和液态浸渍法联合应用，可以提高 材料的致密度。
缺点：沉积碳的阻塞作用形成很多封闭的 小空隙，得到的C/C复合材料密度低。
表6-6 树脂/沥青浸渍与CVD制C/C复合材料 性能比较
6.5 C/C复合材料的应用
波音747上使用C/C刹车装置，大约使机身 质量减轻了816.5kg。
日本C/C用作飞机刹车材料已有10年的历史。 日本协和式超音速客机共8个轮，刹车片约 用300kgC/C复合材料，可使飞机减轻 450kg。用作F-1赛车刹车片，可使其减轻 11kg。
6.5.3 其他方面的应用
图6-1 C/C在航天飞机上的应用部位
航天飞机表面温度
C/C在航天飞机上应用部位
图6-2 导弹鼻嘴
6.5.2 刹车材料方面的应用
法国欧洲动力公司大量生产C/C刹车片，用 作飞机（如幻影式战斗机）、汽车（如赛 车）和高速火车的刹车材料。
T-50-221-44
X-y向
Z向
1.9
ATJ-5 结晶向 ⊥结晶向
1.83
拉伸强度 24
140
126
39.6
30.5
/MPa
2500
280
231
54.3
43.4
抗拉模量 24
59.4
52.4
11.7
7.8
/GPa
2500 40.9
30.5
11.2
7.4
断裂延伸率 24
0.18
0.2
0.45
0.54
三、CVD法的优缺点
优点：基体性能好，且与其他致密化工艺 一起使用，充分利用各自的优势。可以将 CVD法和液态浸渍法联合应用，可以提高 材料的致密度。
缺点：沉积碳的阻塞作用形成很多封闭的 小空隙，得到的C/C复合材料密度低。
表6-6 树脂/沥青浸渍与CVD制C/C复合材料 性能比较
6.5 C/C复合材料的应用
波音747上使用C/C刹车装置，大约使机身 质量减轻了816.5kg。
日本C/C用作飞机刹车材料已有10年的历史。 日本协和式超音速客机共8个轮，刹车片约 用300kgC/C复合材料，可使飞机减轻 450kg。用作F-1赛车刹车片，可使其减轻 11kg。
6.5.3 其他方面的应用
碳纤维复合材料和成型工艺
碳纤维复合材料和成型工艺
碳纤维陶瓷复合材料
碳纤维复合材料和成型工艺
碳纤维复合材料和成型工艺
成型关键技术
铺层设计 表面质量分析 热缩工艺 预吸胶工艺
碳纤维复合材料和成型工艺
铺层设计
包括铺层角度、 铺层顺序、铺层的层数的设计，而且铺层设计是直 接决定材料性能和强度的主要工序。所以在构件的设计中要优先考 虑支撑杆轴向的膨胀系数的要求，还要考虑其强度，并且要针对材 料的实际实用性和加工方式，所以一般的铺层方向都分为轴向和沿 管周铺设两种形式。尤其复合材料的各向异性十分突出，这就决定 了物理性和力学性都要集中在碳纤维轴向，碳纤维轴向与径向的线 膨胀系数为-0.3×10K和12×10K，所以通过不同的铺层比例设 计就可以得到膨胀系数。在计算中因基体树脂为同性材料，所以就 会忽略基体树脂的膨胀变形。当轴向纤维和径向纤维的层数比为3 ：2就可以使复合材料在轴向达到膨胀系数要求，最后在根据复合 材料杆的强度和铺层工艺性能要求来最后决定铺层的先后顺序。
碳纤维复合材料和成型工艺
热缩工艺
采用热缩管并利用其自身特性对复合材料进行压实就是热 缩工艺，热缩工艺主要使树脂进行软化，当热缩管达到收 缩温 度的同时就会出现收缩变形的现象，并且口径发生缩 小并被压实。所以在高温固化的状态下热缩材料可以很好 的将热压力进 行传递，并可以消除皱折对复合辅助材料的 影响。热缩工艺需 要一定的温度环境，以保证收缩和压实 的质量。热缩工艺中最 重要的质量参数是加热时间和对温 度的控制。在确定热缩工艺 时以热缩材料的收缩性能为根 据，并充分考虑模具的热容滞后 因素，对具体的复合材料 制件灵活运用。热缩材料的主要方式 为外加热，使用设备 如酒精喷灯和热电吹风，如果条件允许可 以使用烤箱，所 以针对复合材料这一特点就要求在加热的时候 对温度严格 控制，保证低温和短时问加热，避免对热缩材料的 热缩方 式对树脂体系凝胶性能的影响。
碳纤维复合材料应用 ppt课件
PPT课件
4
汇报交流
3 复合材料分类
按基体分
树脂基复合材料 金属基复合材料 陶瓷基复合材料
按增强体分
颗粒增强复合材料 夹层增强复合材料 纤维增强复合材料
PPT课件
5
汇报交流
常见复合材料
PPT课件
6
汇报交流
碳纤维复合材料分类
碳纤维增强热固性树脂复合材料（CFRTS） 碳纤维增强热塑性树脂复合材料（CFRTP） 碳纤维增强碳基复合材料（C/C） 碳纤维增强金属基复合材料（CFRM） 碳纤维增强陶瓷基复合材料（CFRC） 碳纤维增强橡胶基复合材料（CFRR） 碳纤维增强木材复合材料（CFRW）
PPT课件
13
汇报交流
四、笔记本外壳现状
1 聚碳酸酯-工程塑料 （PC-ABS）
PC：优良耐热耐候性、尺寸稳定性和耐冲击性能 ABS: 优良的加工流动性、耐磨性、染色性、成型加工性。万元以下 笔记本电脑中，70%采用的都是以ABS为主的工程塑料 优点：成本较低 、易于加工 、尺寸稳定性好，性价比高 缺点：质量较重 、散热性不佳
PPT课件
9
汇报交流
3、工业领域的应用
① 风力发电 据预测，到2020年中国市场将需求超过2.5万台大 容量风机，合计需要CFCM 30000吨。
②碳纤维汽车 汽车传动轴、发动机罩、上下悬架臂等 ③石油开采 抽油杆、张力腿平台、管材等
PPT课件
10
汇报交流
4、体育休闲 羽毛球拍、网球拍、钓鱼竿、高尔夫球杆 5、建筑补强
增强体（ reinforcement）——分散相
组成
基体（ matrix）——连续相
PPT课件
3
汇报交流
2 复合材料特点
车用碳纤维复合材料涂装工艺简介
.12.
二、复合材料漆层方案
2.4 色漆
• 目的：体现漆膜颜色 • 可加填料，以呈现不同颜色状态（例如：金属漆、珍珠漆等） • 材料体系：以聚氨酯体系为主 • 必要操作：打磨、喷涂、加热固化 • 可与清漆一起固化
.13.
二、复合材料漆层方案
2.4.1 色漆使用方法
• 喷涂前需对底漆进行打磨，可直接使用1000目砂纸水磨 • 按照TDS上的比例混合涂料、固化剂、稀释剂，调至适当粘度 • 喷涂后，可在静置10~15min之后直接湿碰湿喷涂清漆 • 可与清漆一起固化
四、检测及试验验证
4.检测及试验验证
• 涂层间配套性能需经过严格的检测和验证，合格后方能应用于基材上面 • 行业内常见的复合涂层检测项目见下表
.21.
2.3.1 底漆使用方法
• 喷涂前需对基材进行打磨，400~600目砂纸干磨，1000目砂纸水磨 • 按照TDS上的比例混合涂料、固化剂、稀释剂，调至适当粘度 • 闪喷一层，固化后寻找表面修补之后留下的缺陷，并用原子灰修补 • 多次重复闪喷修补过程，直至用强光照射目视检查时无缺陷 • 喷涂中涂底漆（可用底漆代替），按照TDS上温度时间固化（大约80℃，2h）
表面有贫胶缺陷，凹凸不平， 无法喷涂
修补后，贫胶处被填补，表面 平整，可以喷涂
.7.
二、复合材料漆层方案
2.2.1 修补材料---原子灰
• 多为聚酯体系材料，结构疏松 • 刮涂操作，用于较小针眼的找平 • 常温/高温固化，固化后需打磨至基材 • 价格较便宜
原子灰刮涂后状态
原子灰打磨后状态 .8.
二、复合材料漆层方案
2.2.2 修补材料---透明修补剂
• 多为环氧体系材料 • 刮涂操作，可修补缺陷较严重的表面 • 80℃左右温度固化 • 形成一层树脂层，固化后需要打磨平整 • 操作时间较长，打磨困难，价格较昂贵
二、复合材料漆层方案
2.4 色漆
• 目的：体现漆膜颜色 • 可加填料，以呈现不同颜色状态（例如：金属漆、珍珠漆等） • 材料体系：以聚氨酯体系为主 • 必要操作：打磨、喷涂、加热固化 • 可与清漆一起固化
.13.
二、复合材料漆层方案
2.4.1 色漆使用方法
• 喷涂前需对底漆进行打磨，可直接使用1000目砂纸水磨 • 按照TDS上的比例混合涂料、固化剂、稀释剂，调至适当粘度 • 喷涂后，可在静置10~15min之后直接湿碰湿喷涂清漆 • 可与清漆一起固化
四、检测及试验验证
4.检测及试验验证
• 涂层间配套性能需经过严格的检测和验证，合格后方能应用于基材上面 • 行业内常见的复合涂层检测项目见下表
.21.
2.3.1 底漆使用方法
• 喷涂前需对基材进行打磨，400~600目砂纸干磨，1000目砂纸水磨 • 按照TDS上的比例混合涂料、固化剂、稀释剂，调至适当粘度 • 闪喷一层，固化后寻找表面修补之后留下的缺陷，并用原子灰修补 • 多次重复闪喷修补过程，直至用强光照射目视检查时无缺陷 • 喷涂中涂底漆（可用底漆代替），按照TDS上温度时间固化（大约80℃，2h）
表面有贫胶缺陷，凹凸不平， 无法喷涂
修补后，贫胶处被填补，表面 平整，可以喷涂
.7.
二、复合材料漆层方案
2.2.1 修补材料---原子灰
• 多为聚酯体系材料，结构疏松 • 刮涂操作，用于较小针眼的找平 • 常温/高温固化，固化后需打磨至基材 • 价格较便宜
原子灰刮涂后状态
原子灰打磨后状态 .8.
二、复合材料漆层方案
2.2.2 修补材料---透明修补剂
• 多为环氧体系材料 • 刮涂操作，可修补缺陷较严重的表面 • 80℃左右温度固化 • 形成一层树脂层，固化后需要打磨平整 • 操作时间较长，打磨困难，价格较昂贵
《碳纤维复合材料》课件
切割与加工
在高温下进行热处理，消除材料中的 内应力，提高其稳定性和耐久性。
根据需要，对碳纤维复合材料进行切 割和加工，以满足不同应用的需求。
表面涂装与防护
对碳纤维复合材料表面进行涂装和防 护处理，以提高其耐腐蚀、耐磨等性 能。
碳纤维复合材料的
03
性能与测试
碳纤维复合材料的力学性能
01
02
03
高强度与高刚性
碳纤维复合材料具有极高 的抗拉强度和弹性模量， 使其成为承受重负载和抵 抗变形的理想选择。
疲劳性能优异
碳纤维复合材料在循环载 荷下表现出良好的耐久性 ，适用于需要承受周期性 载荷的场合。
损伤容限高
碳纤维复合材料的独特结 构使其能够承受部分损伤 而不影响整体性能，提高 了结构的安全性。
碳纤维复合材料的热学性能
将碳纤维与树脂等基体材料混合，制备成预浸料。预浸料的制备质 量直接影响复合材料的性能。
铺层与成型
将预浸料按照设计要求进行铺层，然后在一定温度和压力下进行成 型处理，使材料固化形成碳纤维复合材料。
后处理与加工
对成型的碳纤维复合材料进行后处理和加工，以满足不同应用需求 。
碳纤维复合材料的后处理工艺
热处理与消除内应力
将聚合物单体进行聚合，然后纺成纤维。这一过程中，需要控制温度 、压力等参数，以确保纤维的质量。
预氧化与碳化
在高温下进行预氧化和碳化处理，使纤维中的氢、氧等元素得以去除 ，同时形成碳纤维的结构。
表面处理与涂层
对碳纤维表面进行处理和涂层，以提高其与其他材料的粘附性和功能 性。
碳纤维复合材料的成型工艺
预浸料制备
良好的热稳定性
碳纤维复合材料在高温下仍能保持稳定的力学性能， 适用于高温环境。
碳碳复合材料PPT课件
保温毡
加热体
1.今后将以结构C/C复合材料为主，向功能和 多功能C/C复合材料发展；
2.在编制技术方面：由单向朝多向发展；
3.机械针织技术方面：由简单机械向高度机械 化、微机化和计算机程控全自动化发展；
4.应用方面：由先进飞行器向普通航空和汽车、 非航天高温结构领域发展，向民用化和低成本化发 展。
1.C/C除含有少量的氢、氮和微量金属元素外，几 乎99%以上都是元素C，因此它具有和C一样的化学 稳定性。
2.耐腐蚀性：C/C像石墨一样具有耐酸、碱和
盐的化学稳定性；
3.氧化性能：C/C在常温下不与氧作用，开始
氧化温度为400℃，高于600℃会严重氧化。提高 其耐氧化性方法—成型时加入抗氧化物质或表面加 碳化硅涂层。
青；④有些浸渍液炭化时粘附性过好，易于阻塞 气孔口，难以达到致密要求，如树脂
由于上述原因，后来发展了高压浸渍炭化工艺 （浸渍和碳化都在高压下进行，利用等静压技术 使浸渍和碳化都在热等静压炉内进行。可提高产 碳率降低空隙率），所使用的压力皆超过2MPa， 此工艺对设备要求高，操作要求严格，且导致成 本上升
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。
力学性能 热物理性能 烧蚀性能 化学稳定性
• 一般C/C：拉伸强度>270GPa、弹性模量>69GPa
• 先进C/C：强度>349MPa，其中单向高强度C/C可
室温，强度和 模量
达700MPa。（通用钢材强度500～600MPa）
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碳 纤 维 复 合 材料涂 装工艺 简介(P PT25页 )
3.1 PPE（人员保护设备）
碳 纤 维 复 合 材料涂 装工艺 简介(P PT25页 )
面罩
防护服
碳 纤 维 复 合 材料涂 装工艺 简介(P PT25页 )
3.2 喷漆房
• 整体环境要求是恒温恒湿，且空气清洁度要达到粒径﹥10μm控制在1个以下 • 有空气循环系统，可及时吸收油漆微粒 • 有一定密封性，防止油漆扩散
碳纤维复合材料 涂装工艺简介
目录
1. 简介 2. 漆层方案 3.环境、健康、安全 4. 检测及试验验证
Page 2
1.1 复合材料涂装的作用
• 提升产品表面美观度 • 保护涂装基材
1.2 复合材料涂装种类
• 传统喷涂：小批量手动喷涂、大批量喷涂产线 • 模内涂装：surface RTM、胶衣等 • 其他
蒸发速度快、易干燥 、粘度低、大多具有 芳香气味
流平性能好
高沸点溶剂（150200℃）
增塑剂、软化剂（ 300℃）
苄醇、糠醇、环己 酮、乳酸乙酯、苯 甲酸乙酯等
蒸发速度慢、溶解能 力强、
樟脑、邻苯二甲酸二 增加涂层的粘结强度 甲酯、邻苯二甲酸 和韧性
二辛酯等
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3. EHS（环境、健康、安全）
• 涂料配方中含有机溶剂，挥发到大气中对人体健康有害
• 喷漆时易形成气体微粒，分散到大气中容易被吸入
溶剂分类
溶剂种类
溶剂特性
低沸点溶剂 （＜100℃）
中沸点溶剂（100150℃）
甲醚、乙醚、丙醚 、甲醇、乙醇、丙 醇、异丙醇等
丁醇、异丁醇、戊 醇、环己酮、丙酸 戊酯、甲苯等
2.5 清漆
• 目的：增加漆层立体感、保护漆层
• 材料体系：以丙烯酸聚氨酯双组份体系为主
• 若有露碳纤维需求可直接喷涂
• 必要操作：喷涂、加热固化
• 可与色漆一起固化
Байду номын сангаас
色漆、清漆喷涂
2.5.1 清漆使用方法
• 色漆喷涂后静置10~15min后直接喷涂 • 按照TDS上的比例混合涂料、固化剂、稀释剂，调至适当粘度 • 喷涂后，先静置30min，后进入烘箱80℃加热固化2h • 从烘箱取出后，在35℃左右的环境下放置大约12h
碳 纤 维 复 合 材料涂 装工艺 简介(P PT25页 )
碳 纤 维 复 合 材料涂 装工艺 简介(P PT25页 )
目录
1. 简介 2. 漆层方案 3. EHS 4. 检测及试验验证
碳 纤 维 复 合 材料涂 装工艺 简介(P PT25页 )
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1.3 主流涂装材料供应商
目录
1. 简介 2. 漆层方案 3.环境、健康、安全
4. 检测及试验验证
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2.1 漆层方案
表面处理：使基材表面变平整，保证喷漆后较高的表面质量 底漆：颜色打底、面漆和基材过渡连接 色漆：决定漆层颜色 清漆：表面光泽，保护漆层，色彩更丰富
2.2 表面处理
• 目的：使基材表面平整，保证后续喷漆质量 • 可选材料：原子灰、透明修补剂、UV固化修补剂 • 必要操作：打磨、刮涂/喷涂、加热/紫外照射固化
BAS-853 BAS-847
BAS-847
BAS-847
≥HB，评价标准：GB/T 6739
0级-1级
油漆层不应出现剥离、裂缝等缺陷，≤3级（BAS-853）
2.4 色漆
• 目的：体现漆膜颜色 • 可加填料，以呈现不同颜色状态（例如：金属漆、珍珠漆等） • 材料体系：以聚氨酯体系为主 • 必要操作：打磨、喷涂、加热固化 • 可与清漆一起固化
2.4.1 色漆使用方法
• 喷涂前需对底漆进行打磨，可直接使用1000目砂纸水磨 • 按照TDS上的比例混合涂料、固化剂、稀释剂，调至适当粘度 • 喷涂后，可在静置10~15min之后直接湿碰湿喷涂清漆 • 可与清漆一起固化
2.6 漆膜后处理
• 目的：使漆层更加平整、有光泽 • 包括：细打磨、抛光等
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目录
1. 简介 2. 漆层方案 3. EHS 4. 检测及试验验证
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表面有贫胶缺陷，凹凸不平 ，无法喷涂
修补后，贫胶处被填补，表 面平整，可以喷涂
2.2.1 修补材料---原子灰
• 多为聚酯体系材料，结构疏松 • 刮涂操作，用于较小针眼的找平 • 常温/高温固化，固化后需打磨至基材 • 价格较便宜
原子灰刮涂后状态
原子灰打磨后状态
2.2.2 修补材料---透明修补剂
• 多为环氧体系材料 • 刮涂操作，可修补缺陷较严重的表面 • 80℃左右温度固化 • 形成一层树脂层，固化后需要打磨平整 • 操作时间较长，打磨困难，价格较昂贵
刮涂透明修补剂
2.2.3 修补材料---UV固化修补 剂
• 亚克力体系材料 • 喷涂、点涂、刮涂操作，可用于所有缺陷的表面 • 固化后需要打磨平整，打磨较容易 • UV照射迅速固化 • 材料价格适中，但需投资UV设备 • 量产基材表面修补较优选择
亚克力喷涂修补剂
2.3 底漆
• 目的：为色漆的颜色打底，并保证色漆的附着力 • 材料体系：以聚氨酯、环氧体系为主 • 必要操作：打磨、多次底漆闪喷并原子灰修补、喷涂中涂底漆、加热固化 • 需要达到的状态：强光反射目视表面平整
底漆喷涂
2.3.1 底漆使用方法
• 喷涂前需对基材进行打磨，400~600目砂纸干磨，1000目砂纸水磨 • 按照TDS上的比例混合涂料、固化剂、稀释剂，调至适当粘度 • 闪喷一层，固化后寻找表面修补之后留下的缺陷，并用原子灰修补 • 多次重复闪喷修补过程，直至用强光照射目视检查时无缺陷 • 喷涂中涂底漆（可用底漆代替），按照TDS上温度时间固化（大约80℃，2h）
4.检测及试验验证
• 涂层间配套性能需经过严格的检测和验证，合格后方能应用于基材上面 • 行业内常见的复合涂层检测项目见下表
序号 1 2 3
4
试验项目 油漆涂层铅笔硬度
油漆涂层附着力 油漆涂层抗石击性
油漆涂层耐磨损性
5
油漆涂层耐高温性能
6
油漆涂层耐低温性能
试验标准/出处
目标要求
BAS526-2016 BAS526-2016