碳纤维复合材料加工工艺及发展状况

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碳纤维是有机纤维纤维经预氧化、碳化成的纤维状聚合物碳，既不属于无机纤维，也不属于有机纤维。它的性能优异，密度小、比强度高、模量高、耐高温低温、导电、导热、X射线透过率高、除硝酸等少数强酸，几乎对其它所有的化学物质表现的都很稳定。碳纤维通常不单独使用，而是和树脂基结合制成复合材料，可设计性强，能加工成各类产品使用于航天航空、体育用品、汽车制造、医疗器械等领域，深受人们欢迎。这里，相信很多人都对碳纤维复合材料加工工艺及发展状况感兴趣，下面，就来给大家讲一下。

一、碳纤维复合材料加工工艺

缠绕成型工艺：使用专门的缠绕设备将纤维浸渍树脂后控制住张力连续缠绕在芯模上，然后在特定的温度环境中固化成型。这种工艺特别适合生产有固定截面的管材，具体可细分为分环向缠绕和螺旋缠绕两种。

拉挤成型工艺：将碳纤维与树脂混合后经拉挤通过模具口成型。它是一种自动化连续生产工艺，和其它成型工艺相比，效率最高，特别适合生产有固定横截面的管材、棒材或其它异型材。然而用此种方法制造的碳纤维复合材料表面无纹路，有些朋友无法区分。

手糊成型工艺：此种工艺以手工为主，机械为辅。先在模具上涂上一层脱模剂，方便后续取出产品，然后将碳纤维原料混合树脂后置入模具中固化成型。适合多品种、小批量生产，不受产品种类和形状的限制，然而效率较低、生产周期长。

树脂传递模压工艺：简称RTM，将碳纤维放入封闭的模具内，接着注入树脂，整个过程需在真空的环境中进行，最后就是固化脱模了。RTM是复合材料常用的成型工艺，能生产出双面光滑的产品，成型效率高，不会环境产生污染。

后处理工艺：有些碳纤维产品生产出来以后可能表面有残留的树脂白点或是凹凸不平，这就需要后处理。后处理主要有两道工序，喷涂以及打磨，使其表面光滑平整有光泽。

二、碳纤维复合材料发展状况

最早的碳纤维是1880年由美国发明家爱迪生研制成功的，他将竹子纤维碳化成丝，用作电灯丝，然而当时并没有得到重视，很快就被乌丝代替了。20世纪50年代初，随着空间技术的发展，需要具有优秀良性能的结构材料，许多工业发达国家开始重视碳纤维的研究工作。1962年日本研发出了聚丙烯腈基碳纤维并成立工业生产线。1970年以后东丽公司、东邦公司相继参加聚丙烯睛基碳纤维的生产开发，形成2吨/年的规模。80年代出现了M30、M40、T1000等性能更优越的碳纤维，产量也从原来的2t增长到6000t，到21世纪初期，年产量超过30000t。

在欧美等发达国家，碳纤维复合材料产品已比较常见，中国的碳纤维行业相比之下发展较晚，始于20世纪70年代，不过在国家的大力支持下也取得了一定的成就。“十五”期间，国家设立了“高性能碳纤维关键技术专题”，“十二五”发展规划中提出，将重点发展高性能复合材料，并将加快发展碳纤维等高性能增强纤维，“十三五”规划中又提出，突破国产碳纤维低成本制备技术，实现国产碳纤维品种系列化、共同以多元化、产品规模化。在市场和政策的推动下，国内涌现了一大批碳纤维企业，例如中复神鹰和无锡无锡新材料就可以有限公司，前者以碳原丝的生产出名，后者建立了江苏首条碳纤维新能源汽车零件生产线。

碳纤维复合材料在军事和民用领域的迅速发展，使它的需求量逐步增多。航空航天、舰船和地面兵器等领域，它是的最重要、最基础的结构材料。随着科技的发展，其市场迅速扩展到交通运输(汽车、火车列车等）、基础工程建设(桥梁、公路设施等)、海洋工程(海上采油平台、近海岸工程设施等）、能源、休育器材、机械制造（机械手、机械臂、传动轴等）、医疗器械（医疗板、头托、乳腺支架）等领域。