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碳纤维、碳纤维增强塑料与一般塑料的区别
发布人:裕丰碳纤维 发布时间:2017-11-15 14:38 阅读量:

  汽车内饰的材质、笔记本面板的材质,如果说是塑料的,就给人很廉价的感觉,但如果说是碳纤维的,就让人感觉是高科技,很多人拿着标着碳纤维的面板,觉得跟塑料感觉差不多,今天,裕丰碳纤维就给大家讲讲碳纤维、碳纤维增强塑料与一般塑料的区别。

  碳纤维不是塑料,它的主要成分就是碳,看上去就是黑乎乎的一大堆,与铅笔芯是一样的脆弱不堪,是不能单独使用的。它的用途之一是作为塑料的增强剂,掺在塑料里面形成碳纤维增强塑料(carbon fiber reinforced plastic,简称CFRP),能用在电脑上(或者汽车上)的就是这种碳纤维增强塑料。所以,碳纤维不是塑料,但很多人会习惯把碳纤维增强塑料(CFRP)简称为碳纤维。我们知道了碳纤维和塑料的区别是很大的,那么碳纤维增强塑料与一般塑料的区别是什么呢?

  一、碳纤维增强塑料与一般塑料的区别

  1、塑料

  塑料是一种在我们日常生活中非常常见的东西,它的种类繁多,形态各异。塑料是以树脂为主要成分(约占塑料总重量的40%~100%),以增塑剂、填充剂、润滑剂、着色剂等为添加剂,最后通过人工合成而形成的一种高分子化合物。

  这里我们能明确,树脂是塑料的成分,是塑料的原材料。塑料一定要用到树脂,而树脂不一定都是塑料(松香就是一种天然树脂,但很显然它不是我们日常会用到的塑料,对吧?)。然而,塑料这个东西在我们的日常生活中实在是太常见了,听起来、用起来都会让你感觉很low,不那么高大上。所以厂家、商家在做宣传时都会刻意规避“塑料”这个词,转而用相对生疏的“树脂”、“PVC”、“ABS”甚至“人造革”来替代“塑料”。比如“ABS”,塑料的一种,学名“丙烯腈—丁二烯—苯乙烯共聚合物”,这名字一摆出来,明显比用“塑料”这个统称来得高大上啊。但作为消费者,简单粗暴地把这些都理解成“塑料”是没有问题的。塑料的强化方式很多,其中一种是以纤维材料作为增强体进行强化。比较常见的强化基有玻璃纤维、碳纤维、石棉纤维等。其中玻璃纤维强化塑料是我们生活中最常见的,俗称玻璃钢。另一种一直应用在F1等高精尖领域的就是碳纤维增强塑料。

CFRP碳纤维板

  2、碳纤维增强塑料

  碳纤维增强塑料,Carbon Fiber Reinforced Polymer/Plastic。简称CFRP。Carbon Fiber(碳纤维) Reinforced(增强的、强化的)Polymer/Plastic(聚合物/塑料)。这里的P虽然有两个解释,但因为现在常见的复合材料的聚合物基体材料就是塑料,所以问题不大。严格点的说法应该是碳纤维增强塑料复合材料,这里的复合材料可加可不加。而且这种有了纤维作为增强基的强化塑料本身也就是一种复合材料,所以开篇提到的那三种碳纤维增强塑料、碳纤维增强复合材料、碳纤维增强型塑料以及你在其他媒体上看到的类似这样的词,其实指的都是一个东西。只是那些用法都不算精准和规范。相对最正式的名称是“碳纤维增强塑料”。对于一般人来说,理解到这里也就可以了。

  3、碳纤维增强塑料的制作

  碳纤维增强塑料里的碳纤维是一种含碳量在95%以上的高强度、高模量纤维的新型纤维材料。最高级别的碳纤维的单根直径是7微米(μm),即0。007毫米(mm)。因为单根纤维极细,所以半成品的碳纤维都是以“束”的形态出现,之后再通过经过改造的纺织机进行纺织,制成类似塑料编织袋的纤维布形态,之后根据设计需要在模具内进行一层一层的叠加和树脂浇灌,再高压高温定型,定型脱模后剪除多余部分,并对剪切后的边缘进行打磨等处理,这样一个碳纤维增强塑料零件才算基本完成。

  而在这些步骤中最重要的也是难度最大的就是最开始的碳纤维布的叠加,每一层的叠加都要转换角度,这样才能达到最大程度强化的目的,而且每一层之间不能有任何气泡。一旦有了气泡就是废品。如果是单纯的2D平面加工,相对容易,可以通过机械进行叠加。但是如果是3D曲面,尤其是那种曲面丰富或变化很大的曲面,就需要人工进行叠加。这样一来相对于普通塑料,碳纤维增强塑料的成品率很低,制造效率也很低。这也正是如今制约这项技术走向普及化的原因之一。

  到这里我们就能明白碳纤维本身是不能使用的,它只有作为基材通过与别的材料进行复合加工才能成为可用的材料或零件。同时也能知道碳纤贵有贵的理由。而很多相对廉价的车,使用普通塑料通过印花或表面纹理等方式制成的仿碳纤维增强塑料作为内饰装饰,就是为了提升车子的价值感(当然在我看来绝大多数的仿碳纤都是弄巧成拙的)。顺便再说一个小的花边话题吧。一些有特殊强度需求的或者偷工减料的碳纤维增强塑料,会将最中间的几层碳纤维布换成其他纤维,形成一种碳纤-其他纤维-碳纤的三明治结构。

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