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纤维上浆,丝束展纱以及对纤维封装的探索

编辑:admin 点击: 发布日期: 2021-1-2 9:31:00
信息摘要:
  复合材料生产商很容易忽视纤维浸润(上浆)这一环节,但它对纤维性能的优化起到越来越重要的作用。   每当复合材料制造...

 

复合材料生产商很容易忽视纤维浸润(上浆)这一环节,但它对纤维性能的优化起到越来越重要的作用。

 

每当复合材料制造商考虑制造零部件或结构件时,他们会理所当然更多地关注复合材料应用的基本元素:树脂,纤维,模具,加工,后加工等。在这些考虑因素中,时常会疏漏纤维浸润(上浆)这一环节 — 该化学品(浸润剂或上浆剂)应用于纤维以简化加工过程、使磨损最小化、促进树脂与纤维的粘合或将其它的一些性能赋予纤维,以帮助优化最终部件的机械性能。

 

显微镜下:未上浆的碳纤维与基体树脂结合,缺乏连续的纤维封装,导致机械性能下降

 

显微镜下:已上浆的碳纤维在尼龙PA树脂中拥有良好的纤维封装。麦可门认为这一封装对最终产成品的机械性能起到至关重要的作用

 

纤维浸润(上浆)很容易被忽视,因为纤维制造商在使用化学品时非常谨慎。再者,浸润剂(上浆剂)这一材料,往往是在处理、加工或者性能欠佳时才会注意到它的缺失。而它在被应用时,人们常常意识不到这是因其才带来的性能提升。

 

然而,随着树脂和纤维的发展,浸润剂(上浆剂)在复合材料行业占据越来越重要的地位。麦可门公司是致力于浸润剂(上浆剂)产品的行业专家(总部位于美国俄亥俄州辛辛那提),其技术专家Nagesh Potluri博士表示,纤维浸润(上浆)的化学和物理复杂性不容小觑。

 

在过去几十年间,麦可门公司主要专注于玻璃纤维增强聚丙烯(PP)浸润剂的开发和制造,还针对聚酰胺(PA)和聚氨酯(PU)聚合物优化其产品系列。然而,Potluri博士指出,得益于航空航天业对于热塑性树脂日益增加的需求,麦可门看到了更多机会。

 

在航空热塑领域,与PEKK、PAEK和PEEK结合使用的连续性纤维一般都不进行上浆,这主要是因为高温使得上浆剂的使用极具挑战性。麦可门正致力于热塑纤维上浆剂的技术开发以克服这个挑战,为最终产品提供更好的性能。

 

同时,这项研究带来了另一个相关领域:纤维展纱。Potluri博士指出,无论是用于生产单向带还是机织物,碳纤维丝束必须首先展开以使纤维变平并拉直。一般而言,3-12K丝束的碳纤维相对容易铺展,而较大的丝束更不简单且难以铺展,主要是因为纤维与纤维间的摩擦,这可能导致纤维缠结或断裂。Potluri博士认为,可良好铺展的丝束有助于更均匀的上浆分布,从而促进树脂与纤维的更好粘合。

 

“复合材料中最薄弱的环节是基质,”Potluri博士说。“这就是我们喜欢高纤维含量的原因。因此,我们希望基体浸渍纤维之间的间隙,并最大化纤维所提供的机械性能。这就可称之为有效的展纱。“

Potluri博士说:“在典型的碳纤维织物中,只有60-70%的纤维与基体树脂相互作用或被基体树脂包裹。为了提升这一比例,麦可门正在研究一种基于润滑剂的上浆剂,这种上浆剂将应用于碳纤维丝束,以最大限度地减少纤维与纤维间的摩擦,并易于铺展,从而改善纤维/基体分布。”Potluri博士说,“如果按照这个做法,我们基本上可以达到最大的理论纤维性能值。”

上文出处:CompositesWorld

 

麦可门以其专业的界面处理技术,在纤维和复合材料行业中享有盛誉,同时也是业内领先的 Hydrosize® 纤维浸润剂制造企业.