民用热塑性碳纤维复材的应用形式

民用热塑性碳纤维复材的应用形式

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说到民用热塑性碳纤维复材的应用形式骨外固定器、瞄准器支架等高端医疗器械采用碳纤维增强热塑性复合材料主要是看重其耐高温、抗湿、强度大、重量轻和不易变形等性能特征。

民用热塑性碳纤维复材的应用形式

民用热塑性碳纤维复材的应用形式

碳纤维增强热塑性复合材料最早应用于航天航空领域,随着制造技术的不断发展和市场需求的不断扩大,碳纤维增强热塑性复合材料的应用在汽车、医疗等多个民用领域得到了拓展,下文就是几个具有代表性的案例。

碳纤维增强热塑性复合材料笔记本电脑:

针对热固性碳纤维复合板材的缺陷,以PMMA、ABS等热塑性塑料为基体, 采用连续性碳纤维增强的热塑性复合板应运而生 。

连续碳纤维增强热塑性复合板的优势在于其可以热压成型,表面易于粘结, 采用模内镶嵌注射成型工艺就可以方便地将内部结构件制作成型。碳纤维增强热塑性复合材料笔记本电脑外壳以PMMA为基体,基体强度高,与碳纤维融合性好,整体性都能得到了提高。

采用碳纤维增强热塑性复合材料制作而成的笔记本电脑外壳相对于传统的碳纤维热固性复合材料具有这样几方面优势:首先,同等强度下热塑性连续碳纤维复合材料笔记本电脑外壳厚度要比热固性碳纤维复合材料的笔记本电脑外壳厚度减薄10%, 重量减少10%;其次,碳纤维增强热塑性复合材料制作而成的外壳在延展性能上表现更好,更具韧性,不易损坏;再者,碳纤维增强热塑性复合板材的制备产能更高,通过低压加热就可以快速、高效地成型,能实现量产;另外,热塑性产品可回收利用的特性也为最终产品的环保性加分。

碳纤维增强热塑性复合材料汽车底盘:

由日本新能源产业技术综合研发机构(NEDO)与名古屋大学国立复合材料研究中心共同研发的碳纤维增强热塑性复合材料汽车底盘,采用“LFT-D工艺”,即全自动长纤维增强热塑性复合材料直接在线成型法。该工艺免去了热压罐法所需的中间步骤,使热塑性树脂及碳纤维的供给到最终产品之间实现了连续自动化生产,在短时间内快速成型。并充分利用热塑性CFRP的可焊接优势,通过加热熔融连接的方式,形成了全部由热塑性CFRP构成的汽车底盘。

长碳纤维增强热塑性复合材料不仅密度低(1.1-1.4g/cm3),而且具有很好的力学性能,其拉伸强度、弹性模量、冲击韧性、耐热性和耐蠕变性能均明显优于短纤维增强的热塑性塑料,特别是其抗冲击性能较高,适用于汽车的结构件和半结构件,如:前、后吸能保险杠,前端模块骨架,仪表台骨架,前、后座椅骨架,车门模块骨架,备胎仓,电池箱以及车身底部护板和隔声罩等。近年来,还有些汽车的后举门内结构板和踏步板都选用该材料,可以说,碳纤维增强热塑性复合材料在汽车行业中得到了创新性的应用。

碳纤维增强热塑性复合材料骨外科医疗器械

骨外固定器、瞄准器支架等高端医疗器械采用碳纤维增强热塑性复合材料主要是看重其耐高温、抗湿、强度大、重量轻和不易变形等性能特征。无锡碳月工厂料科技有限公司以食品级peek(聚醚醚酮)作为基体材料,采用连续性碳纤维作为增强体,打破了国内以短切或者粉末碳纤维增强聚醚醚酮的传统方式,提升了产品的性能稳定性。

peek树脂本身无毒、质量轻、耐腐蚀,是与人体骨骼最接近的材料之一,能很好地与肌体相容,所以常常被用来代替金属制造人体骨骼。采用连续性碳纤维增强后的peek复合材料弥补了树脂本身在韧性和耐冲击强度方面的缺陷。用碳纤维增强peek复合材料制成的医疗器械在热水、蒸汽、溶剂和化学试剂等条件下表现出较高的机械强度和水解稳定性,适用于高温蒸汽消毒等特殊工作环境。从应用成本角度考虑,无锡碳月工厂还通过自己研发的制造技术,有效降低了工艺成本,使该材料在更多的医疗器械中实现了应用可能。

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