一文了解碳纤维 + 氰酸酯树脂这一“王炸组合”
氰酸酯树脂是预浸料的关键成分,它有着独特的化学结构,固化后会形成一种像蜂巢一样紧密的三嗪环交联结构 。这种结构让它具备了众多优异性能:
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高耐热性:玻璃化转变温度(可以理解为材料开始变软的温度)能轻松达到 200℃ - 300℃ ,像酚醛氰酸酯固化物的 Tg 更是≥300℃,在高温环境下依然能保持稳定,不会轻易变形、分解,特别适合航空航天领域那些要承受高温的部件,比如飞机发动机的某些零件。
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低吸湿率:对水分 “不感冒”,吸湿率比常见的环氧树脂还低。这就意味着用它制成的复合材料在潮湿环境中也能稳定发挥性能,不会因为吸水而出现强度下降、尺寸变化等问题,在电子设备的电路板中应用时,能保障电路稳定运行。
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良好的介电性能:是电子领域的 “宠儿”,介电常数低且稳定,信号在其中传输时损耗小。在 5G、卫星通信等高频通信领域,用碳纤维增强氰酸酯树脂预浸料制成的天线罩、电路板等,能高效地传递信号 。
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较高的模量和强度:固化后交联密度高,拥有不错的力学承载强度和较高的模量,制成的复合材料坚固耐用,像卫星的结构部件,使用这种预浸料能在保证轻量化的同时,承受各种复杂的应力。
碳纤维是一种含碳量在 90% 以上的高强度、高模量纤维材料 ,它的密度只有钢的四分之一左右,但强度却是钢的数倍,甚至十几倍。在预浸料中,碳纤维就像是混凝土中的钢筋,起到了关键的增强作用 。
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超高比强度和比模量:比强度(强度与密度之比)和比模量(模量与密度之比)极高,能为复合材料提供出色的力学性能。比如用它制成的飞机机翼,在大幅减轻重量的同时,还能承受巨大的空气压力和飞行中的各种载荷,让飞机飞得更高效、更安全。
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尺寸稳定性好:在不同温度、湿度环境下,尺寸变化极小,保证了复合材料构件的精度和稳定性。用于制造卫星的光学仪器部件时,能确保仪器在复杂的太空环境中始终保持精确的光学性能。
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耐腐蚀性强:对酸、碱等化学物质有很强的抵抗力,在恶劣的化学环境中也能保持性能稳定。在化工设备的耐腐蚀部件制造中,碳纤维增强氰酸酯树脂预浸料就大显身手。
要让碳纤维和氰酸酯树脂充分发挥性能,制备工艺至关重要 。目前常用的制备方法有两种:
溶剂法:把氰酸酯树脂溶解在合适的溶剂里,然后让碳纤维在溶液中充分浸渍,等溶剂挥发后,就得到了预浸料。这种方法的好处是树脂能均匀地分布在碳纤维上,缺点是溶剂挥发过程可能会产生环境污染,而且生产周期相对较长。
热熔法:把氰酸酯树脂加热到熔融状态,然后让碳纤维在熔融的树脂中浸渍。这种方法绿色环保,没有溶剂挥发的问题,生产效率也更高,而且能更好地控制预浸料的挥发分含量和胶量精度 。不过,它对设备和工艺参数的控制要求比较高,因为氰酸酯树脂在熔融状态下的粘度较高,需要精确控制温度、压力等条件,才能让树脂充分浸润碳纤维 。








































