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。
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。
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
碳碳(C、C)复合材料介绍(ppt 38页)
•根据上述的优点，CFC材料在所有的热处 理环境下，都可以发挥其优异的性能，包 括脱蜡，金属热处理，粉末冶金等各样条 件下均可使用。
•CFC产品在生产设备里面的应用，可以减 轻托盘和承载框的重量，因此可以提高生 产能力，减少操作时间，并且可以节省能 源；另外，由于不需要反复操作，可以延 长产品的使用寿命。
•在玻璃瓶搬运中，可以帮助整列排放。
•C/C材料做成的堆放条即使在玻璃瓶 的温度很高的情况下搬运，也不会产 生热变形。因此，可以大幅降低堆放 条的更换和维修次数。
•我们具有高温炉行业的制作经验，根 据这些经验，我们可以制作长度达到3 米以上的产品。
摩擦材料领域
滑动
停止
摩擦系数
小
大
应 用 实 例
•螺旋桨翼，叶片 •滑板 •轴承
高机械性能领域-电极材
•由于C/C具有良好的耐腐蚀性，所以可以应用在 腐蚀的环境中。而且产品同时可以实现强度高， 厚度更小，质量更轻的特点。
使用C/C材料所带来的节能案例
• 日本的某一家工厂（钎焊汽车散热器机件）原来有2条生产线。为了 提高生产能力，工厂考虑再增加1条生产线。同时将石墨料架材质改 为C/C，发现能提高生产效率。
高机械性能领域
高机械性能C/C材料介绍：
以前，机械领域的部件多用陶瓷，铝，CFRP等材料制 备，随着该行业的快速大型化，高速化的发展，对于材 料的轻量化和耐热性提出了更高的要求。为了满足客户 的需求，因此提出了高性能C/C材料。
高性能C/C材料的特征：
➢重量轻 ➢高弹性 ➢低热膨胀 ➢高刚度和韧性 ➢高耐热冲击性
耐热材料领域-炉内材料-炉体
•根据C/C符合材料具有“质量轻，强度高，没有热变性”的特性，可以制作 出热处理炉的炉体部分。 •产品与原来石墨材质的炉体相比，由于产品本身强度大，可以采用更少的 材料；从而减轻重量。 •并且增加了热效率性能，提高了生产效率。
•CFC产品在生产设备里面的应用，可以减 轻托盘和承载框的重量，因此可以提高生 产能力，减少操作时间，并且可以节省能 源；另外，由于不需要反复操作，可以延 长产品的使用寿命。
•在玻璃瓶搬运中，可以帮助整列排放。
•C/C材料做成的堆放条即使在玻璃瓶 的温度很高的情况下搬运，也不会产 生热变形。因此，可以大幅降低堆放 条的更换和维修次数。
•我们具有高温炉行业的制作经验，根 据这些经验，我们可以制作长度达到3 米以上的产品。
摩擦材料领域
滑动
停止
摩擦系数
小
大
应 用 实 例
•螺旋桨翼，叶片 •滑板 •轴承
高机械性能领域-电极材
•由于C/C具有良好的耐腐蚀性，所以可以应用在 腐蚀的环境中。而且产品同时可以实现强度高， 厚度更小，质量更轻的特点。
使用C/C材料所带来的节能案例
• 日本的某一家工厂（钎焊汽车散热器机件）原来有2条生产线。为了 提高生产能力，工厂考虑再增加1条生产线。同时将石墨料架材质改 为C/C，发现能提高生产效率。
高机械性能领域
高机械性能C/C材料介绍：
以前，机械领域的部件多用陶瓷，铝，CFRP等材料制 备，随着该行业的快速大型化，高速化的发展，对于材 料的轻量化和耐热性提出了更高的要求。为了满足客户 的需求，因此提出了高性能C/C材料。
高性能C/C材料的特征：
➢重量轻 ➢高弹性 ➢低热膨胀 ➢高刚度和韧性 ➢高耐热冲击性
耐热材料领域-炉内材料-炉体
•根据C/C符合材料具有“质量轻，强度高，没有热变性”的特性，可以制作 出热处理炉的炉体部分。 •产品与原来石墨材质的炉体相比，由于产品本身强度大，可以采用更少的 材料；从而减轻重量。 •并且增加了热效率性能，提高了生产效率。
碳纤维材料ppt课件
3
碳纤维材料
化学性质
4
碳纤维是一种纤维状的碳素材料。我们知
道碳素材料是化学性能稳定性极好的物质之一。
化
碳纤维的化学性质与碳相似，它除能被强氧化
学
剂氧化外，对一般碱性是惰性的。在空气中温
性 质
度高于400℃时则出现明显的氧化，生成CO与 CO2。碳纤维对一般的有机溶剂、酸、碱都具 有良好的耐腐蚀性，不溶不胀，耐蚀性出类拔
3、真空袋热压法。在模具山叠层，并覆上耐热薄膜，利用柔软的口袋 向叠层施加压力，并在热压灌中固化。
4、缠绕成型法。将碳纤维单丝缠绕在碳纤维轴上，特别适用于制作圆 柱体和空心器皿。
5、挤拉成型法。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。
第二、预氧化（聚丙烯腈纤维200到300℃）、不融化（沥青200到400℃）或热处理 （粘胶纤维240℃），以得到耐热和不熔的纤维，酚醛基碳纤维无此工序。
23
第三、碳化，其温度为：聚丙烯腈纤维1000到1500℃，沥青1500到1700℃，粘胶 纤维400到2000℃。 第四、石墨化，聚丙烯腈纤维为2500到3000℃，沥青2500到2800℃，粘胶纤维 3000到3200℃。 第五、表面处理，进行气相或液相氧化等，赋予纤维化学活性，以增大对树脂的亲 和性。 第六、上浆处理，防止纤维损伤，提高与树脂母体的亲和性。所得纤维具有各种不 同的断面结构。
五、耐磨性好
碳纤维与金属对磨时，很少磨损，用碳纤维来取代石 棉制成高级的摩檫材料，已作为飞机和汽车的刹车片材料。
9
六、耐高温性能好
碳纤维在400℃以下性能非常稳定，甚至在1000℃时 仍无太大变化。复合材料耐高温性能主要取决于基体的耐 热性，树脂基复合材料其长期耐热性只达300℃左右，陶 瓷基、碳基和金属基的复合材料耐高温性能可与碳纤维本 身匹配。因此碳纤维复合材料作为耐高温材料广泛用于航 空航天工业。
碳纤维材料
化学性质
4
碳纤维是一种纤维状的碳素材料。我们知
道碳素材料是化学性能稳定性极好的物质之一。
化
碳纤维的化学性质与碳相似，它除能被强氧化
学
剂氧化外，对一般碱性是惰性的。在空气中温
性 质
度高于400℃时则出现明显的氧化，生成CO与 CO2。碳纤维对一般的有机溶剂、酸、碱都具 有良好的耐腐蚀性，不溶不胀，耐蚀性出类拔
3、真空袋热压法。在模具山叠层，并覆上耐热薄膜，利用柔软的口袋 向叠层施加压力，并在热压灌中固化。
4、缠绕成型法。将碳纤维单丝缠绕在碳纤维轴上，特别适用于制作圆 柱体和空心器皿。
5、挤拉成型法。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。
第二、预氧化（聚丙烯腈纤维200到300℃）、不融化（沥青200到400℃）或热处理 （粘胶纤维240℃），以得到耐热和不熔的纤维，酚醛基碳纤维无此工序。
23
第三、碳化，其温度为：聚丙烯腈纤维1000到1500℃，沥青1500到1700℃，粘胶 纤维400到2000℃。 第四、石墨化，聚丙烯腈纤维为2500到3000℃，沥青2500到2800℃，粘胶纤维 3000到3200℃。 第五、表面处理，进行气相或液相氧化等，赋予纤维化学活性，以增大对树脂的亲 和性。 第六、上浆处理，防止纤维损伤，提高与树脂母体的亲和性。所得纤维具有各种不 同的断面结构。
五、耐磨性好
碳纤维与金属对磨时，很少磨损，用碳纤维来取代石 棉制成高级的摩檫材料，已作为飞机和汽车的刹车片材料。
9
六、耐高温性能好
碳纤维在400℃以下性能非常稳定，甚至在1000℃时 仍无太大变化。复合材料耐高温性能主要取决于基体的耐 热性，树脂基复合材料其长期耐热性只达300℃左右，陶 瓷基、碳基和金属基的复合材料耐高温性能可与碳纤维本 身匹配。因此碳纤维复合材料作为耐高温材料广泛用于航 空航天工业。
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
《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。
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溶剂分类 低沸点溶剂 （＜100℃）
中沸点溶剂（100150℃）
溶剂种类
溶剂特性
甲醚、乙醚、丙醚、 蒸发速度快、易干
甲醇、乙醇、丙醇、 燥、粘度低、大多
异丙醇等
具有芳香气味
丁醇、异丁醇、戊
醇、环己酮、丙酸 戊酯、甲苯等
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
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 )
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
碳 纤 维 复 合 材料涂 装工艺 简介(P PT25页 )
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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
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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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
底漆喷涂
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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）
碳 纤 维 复 合 材料涂 装工艺 简介(P PT25页 )
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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
目录
1. 简介 2. 漆层方案 3. EHS 4. 检测及试验验证
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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
面罩
防护服
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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
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
亚克力喷涂修补剂
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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
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2.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
色漆、清漆喷涂
• 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
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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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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
樟脑、邻苯二甲酸 二甲酯、邻苯二甲 酸二辛酯等
蒸发速度慢、溶解 能力强、
增加涂层的粘结强 度和韧性
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3.1 PPE（人员保护设备）
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