碳纤维复合材料的制备工艺及其应用.pdf

碳纤维复合材料的制备工艺及其应用

一、碳纤维复合材料概述

碳纤维复合材料是一种由碳纤维和树脂基体组成的材料，具有
轻质、高强、高模量、耐腐蚀、耐高温、耐磨损等优点，是目前
运用广泛的一种高性能材料。碳纤维复合材料被广泛应用于航空
航天、汽车、体育器材、建筑结构等领域。如今，其中最为流行
的应用就是在制造高档化、高速度、高精度单体器和新颖双翼飞

行器上。

二、碳纤维复合材料的制备工艺

碳纤维复合材料的制备过程是由多个工艺环节组成的，下面将

针对每个环节逐一介绍。

1.纤维预处理

碳纤维预处理是将原始碳纤维进行表面处理的过程，主要是增
加碳纤维与树脂基体间的结合力。预处理方法主要有物理法、化

学法和物化结合法等。

2.纤维束成型

纤维束成型过程即是对碳纤维进行方向、密度、弯曲等要求的
布放，旨在保障最终制品的力学性能和外观质量。这个过程是全

过程中最主要的工艺点。
3.预浸胶（浸渍）

预浸胶过程即是将干燥的碳纤维通过浸渍机进行一遍遍地浸润
预浸膜，以保障纤维与树脂基体的结合质量和防止气泡的存在。
浸前要在浸润池内先提前进行啊溶剂和树脂的混合溶解，提高浸

渍的成效。

4.层叠成形

层叠成形过程即是替代传统的钣金模具来进行原料成型工艺，
具有工艺灵活、生产效益高的特点。一般有人工贴放和机器封装
成型两种方法。一个部位若是需要多层叠放，需对第一个和最后

一个层间进行封闭处理。

5.热固化

热固化是将层叠成型后的半成品传送至热压机进行加压热处理，
达成树脂基体固化硬化的工艺过程，这个过程也是碳纤维复合材

料制品性能优良的重要原因。

三、碳纤维复合材料的应用

碳纤维复合材料的优异性能，使得其在许多工业领域得以广泛

应用，下面将对其主要应用领域进行介绍。

1.航空航天领域
碳纤维复合材料在航空航天领域中得到了广泛应用，如飞机翼、
机身、尾翼等部位以及航空发动机的结构件等。其优秀的轻重比
使得飞机自身质量大大减轻，節省燃油成本以及大幅减少大气污

染。

2.汽车领域

碳纤维复合材料在汽车领域中的应用也越来越广泛，碳纤维车
身、内饰、动力传输部件以及刹车片等等都是一个个优秀的代表。
其减轻汽车的重量以及提高硬度与耐磨性，让汽车的性能更加地

卓越。

3.体育器材

碳纤维复合材料在体育器材中的应用也是不少，如高尔夫球竿、
自行车车架、板球杖等等都是碳纤维复合材料的经典应用范例。
其使用轻质、高强、高振动消除率的特性十分贴合体育器材的优

化设计需求。

4.建筑结构

碳纤维复合材料也逐步开始应用于建筑领域。典型例子是日本
东京晴空塔建造过程中采用的碳纤维复合材料，其产品性能优良
不但可以减轻建筑物自重，加强强度或者起到防火减震等等作用，

同时得以减轻建筑物更换和维修难度。

四、结语
碳纤维复合材料是由碳纤维和树脂基体等多种材料组合而成的
一种复合材料，具有轻质、高强、高模量、耐腐蚀、耐高温、耐
磨损等优点，越来越受到人们的关注和重视，其广泛应用的领域
也愈发多元化，在这样的背景下碳纤维复合材料的制备工艺以及

应用领域都将不断拓展。