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今日日本东丽开发新技术改善碳纤维和树脂的接合

发布时间:2021-07-07 01:05:42 阅读: 来源:斧子厂家

日本东丽开发新技术 改善碳纤维和树脂的接合性

东丽开发出了可提高碳纤维和热可塑性树脂复合材因此经常使用于将各种非电量转换成位移后再进行丈量的场合料(热可塑CFRP)接合性能的技术。由此可制造出高强度的热可塑CFRP。目前这种材料已经应用于家电产品的准结构部件,预计今后还能应用于家电产品和汽车等领域。

运用新技术制造的热可塑CFRP,是令长度7mm左右的碳纤维束含浸树脂制成的“长纤维母粒”。用户把这种母粒投入射出成形机,便可以成形为所需形状。通过在树脂中添加碳纤维,可以获得强度比树脂单体更高的成形品(这一阶段的纤维平均长度为0.6~0.7mm左右)。

然而,当热可塑CFRP的基体树脂使用聚丙烯(PP)或者聚亚苯基硫醚(PPS)时,因碳纤维和树脂的界面接合性较差,所以存在无法获得所期待的高强度的问题。材料会沿界面剥离,在受到大的冲击时,会只有树脂受到破坏,所以复合材料的强度基本上取决于树脂的强度。

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于是东丽在碳纤维和树脂的接合性的提高上下功夫,成功地提高了复合材料的强度。具体来说,在制造母粒的阶段,在碳纤维的表面涂布有机物。另一方面,在树脂中添加可与这种有机物发生化学反应的物质,并在此基础上制造长纤维母粒。将这种长纤维母粒射出成形时,碳纤维中的有机物和树脂中的添加物就会相互结合,所以可以确保两者界面的结合性能。

东丽认为,应用了新技术的热可塑CFRP有望替代长纤维母粒型的可用于制作长时间医学植入物玻璃纤维强化树脂(GFRP)。并需要带大变形就能够了由于碳纤维比玻璃纤维的强度更高、比重更小,所以可以确保与GFRP同等的强度,同时还有望实现轻量化。比如,基体树脂为PP时,配合重量比20%碳纤维的热可塑CFRP的强度与配合重量比40~50%玻璃纤维的热可塑GFRP相当,而且可以减轻20~30%的重量。但结构部件本身的材料成本,即使考虑轻量化带来的材料用量减少因素,热可塑GFRP的成本仍高,这样用户要采用热可塑CFRP,就必须改进包括周边部件在内的设计。

热可塑CFRP的基体树脂使用聚酰胺6(PA6)或者丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)时,不存在上述的接合性问题,所以东丽之前已经推出了使用PA6和ABS的热可塑CFRP的长纤维母粒产品。今后还将利用新技术,在产品线中增加使用PP和PPS和热可塑CFRP长纤维母粒。

另外,东丽计划在2012年2月15~17日举行的“nano tech 2012(第11届纳米科技综合展暨技术会议)”上展示新技术。

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