热塑性碳纤维制品遇高温会熔化吗?
碳纤维复合材料本身是具备一定的耐高温属性的,包括当下热门的热固性碳纤维,及未来可能大范围普及的热塑性碳纤维。不过不能将之作为抵抗高温环境的主要材料,工业生产中超过1000℃的环境并不少,如飞机发动机燃油系统等。那热塑性碳纤维加工成产品后,处于极高温度下,是否会熔化而失去性能呢?
热塑性碳纤维制品遇高温会熔化吗?
热塑性碳纤维复合材料是由碳纤维和热塑性树脂融合而成的,碳纤维自身是经过几千摄氏度的高温氧化而来的产物,耐高温性极强,但热塑性树脂却不然。目前常用的几种热塑性树脂包括聚丙烯、聚酰胺、聚醚醚酮、聚苯硫醚等等,它们的熔点是决定热塑性碳纤维复合材料高温是否熔化的关键。
1、聚丙烯(PP):熔化温度约为160-170°C
2、聚酰胺(PA):熔化温度约为200-220°C
3、聚醚醚酮(PEEK):熔化温度约为335-343°C
4、聚醚酰亚胺(PEI):熔化温度约为217-225°C
当热塑性碳纤维复合材料达到或超过其熔化温度时,基体材料会软化并失去其结构完整性,逐步失去性能,如果温度超过碳纤维氧化温度,碳纤维丝也会发生降解。
热塑性碳纤维熔化后如何处理?
热塑性碳纤维复合材料是具备热重塑特性的,因此在熔化后并不会像热固性碳纤维复合材料一样,直接报废或回收。下面的几种处理方式是根据熔化后热塑性碳纤维复合材料的实际情况,从上到下来进行选择使用的。
1、重新凝固和重新成型:如果熔化的热塑性碳纤维复合材料处于受控环境中,例如在制造过程中,它可以重新凝固和重新成型。这涉及将熔化的复合材料冷却到合适的温度,以使热塑性基体固化并恢复其结构完整性。然后可以使用压缩成型或注塑成型等技术对材料进行成型或成型,类似于最初的复合材料制造过程。
2、热压或热固结:如果熔融的热塑性碳纤维复合材料处于半固态或粘稠状态,则可以对其进行热压或热固结。此过程涉及对材料施加热量和压力,以实现更均匀和坚固的结构。施加的压力有助于去除空气空隙并增强碳纤维和热塑性基体之间的结合,从而产生更坚固的热塑性复合材料。
3、碳纤维回收:在某些情况下,熔化的热塑性碳纤维复合材料可能不适合重新成型或进一步使用,仍然可以通过碳纤维回收过程进行回收。可以采用热解或溶剂萃取等技术将碳纤维与熔融基质材料分离,回收的碳纤维可用于其他复合材料制造工艺或不同应用。
4、材料处置:如果熔化的热塑性碳纤维复合材料不能有效地再加工或回收,则需要采用适当的处置方法。处置方法可能包括焚烧、填埋或符合当地法规的其他对环境负责的废物管理做法。
相比于热固性碳纤维,热塑性碳纤维复合材料的处理有了新的选择,对于未来碳纤维产业的完善提供了强有力的助推作用。
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