了解碳纖維材料的人都知道,這種材料是在八百攝氏度以上的高溫環(huán)境下制備出來的,在無氧環(huán)境下,碳纖維能夠承受非常高的溫度,但是在實(shí)際應(yīng)用中,因?yàn)榇蠖嘈枰蜆渲瑥?fù)合,所以碳纖維復(fù)合材料的能承受的溫度會大大降低,制品很容易被高溫破壞。解決碳纖維復(fù)合材料燃點(diǎn)低,提高阻燃性對于擴(kuò)大應(yīng)用范圍和安全性有著重要的意義。
工業(yè)指標(biāo)上阻燃性并非是說燒不著、燒不壞,而是指在一定高溫的明火中還能保持一段時(shí)間的材料性能,而且期間不會產(chǎn)生毒害物質(zhì)。碳纖維復(fù)合材料常作為金屬材料的替代升級選擇,而這類材料原本的使用環(huán)境就比較嚴(yán)苛,雖然在強(qiáng)度、模量和熱膨脹系數(shù)等方面碳纖維比金屬優(yōu)秀很多,但是碳纖維復(fù)合材料的耐高溫性能要比金屬差。目前常用的復(fù)合樹脂能承受的溫度在150攝氏度左右,碳纖維復(fù)合材料極限耐溫目前也就四五百度,在部分高溫環(huán)境下難以使用。
據(jù)挪恩復(fù)材介紹,目前在碳纖維復(fù)合材料的使用領(lǐng)域不管是航天還是汽車等行業(yè)對于材料都會有阻燃性能值的要求,例如使用碳纖維復(fù)合材料的軌道交通車廂,為了保證火災(zāi)時(shí)的乘客安全,就對阻燃性能值有著非常高的使用標(biāo)準(zhǔn)。 只有在阻燃性能高的情況下才能保證工具在著火、摩擦情況下不會出現(xiàn)有害氣體,保持一定的安全性,能夠承受高溫且性能穩(wěn)定、安全的碳纖維復(fù)合材料是行業(yè)急需的材料。
因?yàn)樘祭w維本身的耐高溫性能是符合應(yīng)用需求的,所以想要提升碳纖維復(fù)材的阻燃性需要從基材入手。常用的方法是在環(huán)氧樹脂當(dāng)中添加阻燃劑來提升燃點(diǎn),阻燃劑有很多種需要根據(jù)使用的環(huán)境來綜合選擇;另外一種方式是更換基體材料,用雙馬來酰胺來替代環(huán)氧樹脂,但是加工出來的制品性能會有所降低。目前碳纖維復(fù)合材料的耐高溫性能最大能保持在四百度左右。
在碳纖維復(fù)合材料的阻燃性提升方面國內(nèi)科研工作者在不斷的研發(fā)攻關(guān)當(dāng)中,未來碳纖維復(fù)合材料能達(dá)到或者超越金屬的話,對于該材料的應(yīng)用將帶來突破性的進(jìn)步。
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