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无锡威盛新材料科技有限公司
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阅读：3324发布时间：2017-3-1
碳纤维复合材料因轻质高强、抗疲劳、耐腐蚀、可设计性强等一系列特性，在航天、汽车、轨道交通、医疗等领域的应用与日俱增。但是碳纤维复合材料的缺陷也很明显，例如由于复合材料基体的原因，造成了耐受温度不够高、界面表现不理想、韧性不够强等问题，很大程度上阻碍了碳纤维复合材料在更大范围内的应用。因此，目前碳纤维复合材料的改性研究至关重要，这也是决定能否有效发挥碳纤维材料优势的关键一步。下面就是关于碳纤维复合材料改性方面的一些研究方向和的进展情况。
纳米材料提高导电、导热性能
科研人员通过在碳纤维表面上生长纳米材料，研发出了能够显著提高复合材料的导电、导热性能的新技术。这项技术能够在赋予材料多功能的同时保持材料结构的完整性，包括将传感器、能量采集照明、通信天线这些功能部件融入到材料的结构中。未来，碳纳米管改性碳纤维复合材料也许会带来很多令人惊喜的可能性。
石墨烯强韧化碳纤维复合材料
因为碳纤维表面光滑、惰性大、具有化学活性的官能团少，导致碳纤维与基体树脂之间的界面粘结强度低，界面存在较多缺陷，往往成为复合材料无法回避的弱点。*科研团队研究工作中发现，把石墨烯纳米粒子接枝到碳纤维表面可以有效提高碳纤维复合材料的界面性能。
为了实现石墨烯改性碳纤维的规模化路线，采用石墨烯改性上浆剂对碳纤维表面进行改性，能提高碳纤维复合材料的界面性能。相反转法和自乳化法的使用有效提升了碳纤维的复合材料的界面粘结性能，其界面剪切强度(IFSS)可达92.3MPa，而且碳纤维的上浆率低于1.5%，饱和吸水率低于2%。采用石墨烯还能强韧化碳纤维，优化加工成型工艺条件，能得到综合性能优异的石墨烯强韧化碳纤维复合材料，复合材料层间剪切强度可达73.5MPa；I型层间断裂韧性提高幅度为33.3%。
基于增韧组分再分配原理的复合材料增韧技术
目前，*复合材料的主要基体材料是热固性树脂（如用量较多的环氧树脂基体类、双马来酰亚胺基体类等），热固性树脂具有成型工艺性强、尺寸稳定性好等优点，但传统的热固性树脂基体韧性较差，造成碳纤维复合材料较低的抗冲击损伤能力，特别是在制造或使用中遭受意外冲击时，其内部易出现不易观测到的分层损伤。中航工业复材在热熔法预浸料制备工艺与设备等方面进行了系统研究，掌握了复合材料层间增韧技术。
基于增韧组分再分配原理的复合材料增韧技术体系是在复合材料成型过程中，通过树脂体系中的增韧组分向复合材料层间的转移、富集，从而达到对复合材料抗损伤能力薄弱的层间增韧的目的，形成第二代高韧性环氧树脂基体。这种方法在不改变原有热固性树脂预浸料的工艺优点，保持其面内力学性能不变的同时，大幅度提高了复合材料的冲击损伤能力，达到了波音公司对高韧性结构复合材料的要求(BMS8-276)，为第三代高韧性复合材料发展和应用奠定了技术基础。
新型复合材料技术提高阻燃性、耐热性
因树脂基体本身的原因，碳纤维复合材料存在着耐热点过低、易燃等性能缺陷，严重阻碍了其在更多领域的深入应用，特别是在汽车、轨道交通等行业中应用时，碳纤维复合材料制品在突发性撞击、火灾等情况下的安全性饱受质疑。无锡威盛新材料科技有限公司zui近研发出能耐受更高温度的碳纤维复合材料制品，在碳纤维复合材料的耐高温、阻燃性方面有新的突破。这种复合材料改性的新技术，不仅能实现以往两倍温度的耐受性，而且还赋予了碳纤维复合材料制品良好的阻燃性。使碳纤维复合材料在保持原有的机械强度、耐腐蚀、抗辐射、耐湿热等优势的同时，一定程度上提升了耐磨性、韧性及透波性，在遇到高温或者火灾等事故时，能做到低烟、低毒和低热释放的表现，大大提高了碳纤维复合材料使用的安全性和稳定性。采用该新型碳纤维复合材料研制的轨道车辆车身侧壁板已应用于某型号高铁上，并进入试跑阶段。
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