热塑性碳纤维高温灼烧会损坏吗?
碳纤维材料密度极低,使之成为了工业轻量化的重要依托,而且该型复合材料具有连金属都无法比拟的机械性能优势,在高端工业制造中可以发挥出极高的作用。碳纤维发展至今,已经有意向往热塑性方向迈进,热塑性碳纤维性能更全面,同时便于碳纤维产业的可持续发展。不过碳纤维有个弱点,就是耐高温性不足,那热塑性碳纤维在面对高温灼烧时会不会损害呢?
热塑性碳纤维高温灼烧会损坏吗?
热塑性碳纤维复合材料面对高温灼烧同样会损坏,这一点不需要怀疑。热塑性碳纤维中的主要成分就是碳纤维和热塑性树脂,前者可耐上千度高温,但后者可能面对200℃就会软化熔化,自然无法保持长久的形态,也会丧失原本的性能。
热固性碳纤维的耐高温能力通常在200℃左右,而热塑性碳纤维的耐高温区间变化较大,低的150℃,高的300℃,不过整体比较起来都不算很高,与大部分金属(镁锌等除外)相比还是有很大差距的。
热塑性碳纤维中耐高温能力比较好的是聚醚醚酮树脂这一分类,300℃环境下还可以短时间内支撑,不过长时间下同样会发展降解。明火的温度通常在600℃以上,相信没有做防火处理的任何碳纤维复合材料都没法抵御。
热塑性碳纤维如何才能预防高温灼烧?
为了防止热塑性碳纤维复合材料在高温下损坏,必须在材料规定的温度限制内运行。如果应用涉及暴露在极热环境下,则可能需要考虑其他具有更高耐温性的材料或使用保护涂层,下面的几种方式可以提供该型复合材料的耐高温防火能力。
1、阻燃添加剂:将阻燃添加剂掺入热塑性基体中,阻燃剂的作用是降低材料的可燃性并减缓燃烧过程。这些添加剂可以释放气体,稀释材料周围的易燃气体,中断燃烧过程,或形成保护性炭层,保护下面的材料免受火焰的影响。
2、膨胀型涂料:在热塑性碳纤维复合材料上涂敷膨胀型涂料,膨胀型涂料是一种防火涂料,暴露在高温下时会膨胀,形成绝缘炭层。该层有助于保护下面的材料免受火灾并延迟其着火和蔓延。
3、防火涂料:使用专为碳纤维复合材料设计的防火涂料,这些涂层可以帮助减少火焰的蔓延,并提供一些针对热和火灾损害的保护。
其实碳纤维复合材料中有一类在耐高温方面有极高的造诣,那就是陶瓷基碳纤维复合材料,不过该型复合材料的制备难度很高,同时轻量化优势不算明显,所以普及程度不高。热塑性碳纤维复合材料的最大优势在于可以热重塑,简化生产流程,便于回收再利用,完善碳纤维产业链。
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