熱塑性碳纖維高溫灼燒會(huì)損壞嗎?
碳纖維材料密度極低,使之成為了工業(yè)輕量化的重要依托,而且該型復(fù)合材料具有連金屬都無(wú)法比擬的機(jī)械性能優(yōu)勢(shì),在高端工業(yè)制造中可以發(fā)揮出極高的作用。碳纖維發(fā)展至今,已經(jīng)有意向往熱塑性方向邁進(jìn),熱塑性碳纖維性能更全面,同時(shí)便于碳纖維產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。不過(guò)碳纖維有個(gè)弱點(diǎn),就是耐高溫性不足,那熱塑性碳纖維在面對(duì)高溫灼燒時(shí)會(huì)不會(huì)損害呢?
熱塑性碳纖維高溫灼燒會(huì)損壞嗎?
熱塑性碳纖維復(fù)合材料面對(duì)高溫灼燒同樣會(huì)損壞,這一點(diǎn)不需要懷疑。熱塑性碳纖維中的主要成分就是碳纖維和熱塑性樹(shù)脂,前者可耐上千度高溫,但后者可能面對(duì)200℃就會(huì)軟化熔化,自然無(wú)法保持長(zhǎng)久的形態(tài),也會(huì)喪失原本的性能。
熱固性碳纖維的耐高溫能力通常在200℃左右,而熱塑性碳纖維的耐高溫區(qū)間變化較大,低的150℃,高的300℃,不過(guò)整體比較起來(lái)都不算很高,與大部分金屬(鎂鋅等除外)相比還是有很大差距的。
熱塑性碳纖維中耐高溫能力比較好的是聚醚醚酮樹(shù)脂這一分類(lèi),300℃環(huán)境下還可以短時(shí)間內(nèi)支撐,不過(guò)長(zhǎng)時(shí)間下同樣會(huì)發(fā)展降解。明火的溫度通常在600℃以上,相信沒(méi)有做防火處理的任何碳纖維復(fù)合材料都沒(méi)法抵御。
熱塑性碳纖維如何才能預(yù)防高溫灼燒?
為了防止熱塑性碳纖維復(fù)合材料在高溫下?lián)p壞,必須在材料規(guī)定的溫度限制內(nèi)運(yùn)行。如果應(yīng)用涉及暴露在極熱環(huán)境下,則可能需要考慮其他具有更高耐溫性的材料或使用保護(hù)涂層,下面的幾種方式可以提供該型復(fù)合材料的耐高溫防火能力。
1、阻燃添加劑:將阻燃添加劑摻入熱塑性基體中,阻燃劑的作用是降低材料的可燃性并減緩燃燒過(guò)程。這些添加劑可以釋放氣體,稀釋材料周?chē)囊兹細(xì)怏w,中斷燃燒過(guò)程,或形成保護(hù)性炭層,保護(hù)下面的材料免受火焰的影響。
2、膨脹型涂料:在熱塑性碳纖維復(fù)合材料上涂敷膨脹型涂料,膨脹型涂料是一種防火涂料,暴露在高溫下時(shí)會(huì)膨脹,形成絕緣炭層。該層有助于保護(hù)下面的材料免受火災(zāi)并延遲其著火和蔓延。
3、防火涂料:使用專(zhuān)為碳纖維復(fù)合材料設(shè)計(jì)的防火涂料,這些涂層可以幫助減少火焰的蔓延,并提供一些針對(duì)熱和火災(zāi)損害的保護(hù)。
其實(shí)碳纖維復(fù)合材料中有一類(lèi)在耐高溫方面有極高的造詣,那就是陶瓷基碳纖維復(fù)合材料,不過(guò)該型復(fù)合材料的制備難度很高,同時(shí)輕量化優(yōu)勢(shì)不算明顯,所以普及程度不高。熱塑性碳纖維復(fù)合材料的最大優(yōu)勢(shì)在于可以熱重塑,簡(jiǎn)化生產(chǎn)流程,便于回收再利用,完善碳纖維產(chǎn)業(yè)鏈。
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