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碳纖維復(fù)合材料CFRP研發(fā)重點(diǎn)：“耐高溫”＋ “阻燃性”
【塑料機(jī)械網(wǎng) 編輯視角】碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料，簡(jiǎn)稱CFRP，主要是成份是碳元素組成的特種纖維，可達(dá)到耐高溫，耐摩擦，導(dǎo)電、耐腐蝕以及超高的強(qiáng)度，質(zhì)量極輕。碳纖維復(fù)合材料(CFRP)要比鋼輕約4倍，但強(qiáng)度卻是鋼的10倍。前幾年，僅應(yīng)用于科研、國(guó)防等高端的領(lǐng)域，近幾年由于產(chǎn)量與質(zhì)量的提升，已經(jīng)向民用化普及，包括汽車、自行車、手機(jī)等很多行業(yè)都會(huì)采用CFRP，甚至包括2022年北京冬奧會(huì)倒計(jì)時(shí)一周年活動(dòng)上的火炬，其外殼就是采用了耐高溫碳纖維材料，其中的火炬燃燒罐也以碳纖維材質(zhì)為主，令人震驚的是，該材料還使此款火炬能耐受高于800℃的氫氣燃燒溫度。
纖維復(fù)合材料的“耐高溫”和“阻燃性”是當(dāng)下研發(fā)的重點(diǎn)課題。
碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料(CFRP)在產(chǎn)品成型部分需要借助模具溫度控制系統(tǒng)，以便讓產(chǎn)品達(dá)到更高的質(zhì)量要求，加速生產(chǎn)周期，達(dá)到產(chǎn)能與質(zhì)量的同步提升。以往在提高復(fù)合材料散熱性能方面，研究人員做出了很多努力，比較傳統(tǒng)的方法是通過(guò)采用外部或內(nèi)部石墨片來(lái)提高材料的散熱效果，獲得了出色的導(dǎo)熱性、散熱性和擴(kuò)散性。不過(guò)東麗公司指出，這種薄片容易斷裂、散開(kāi)和損壞，從而影響材料的性能。
近日，日本三菱化學(xué)株式會(huì)社宣布已開(kāi)發(fā)出兼具輕質(zhì)、剛性和高耐熱性的碳纖維復(fù)合材料 (CFRP)，以酚醛樹(shù)脂為基體樹(shù)脂，具有高耐熱性，即使在300°C下其物理性能也不會(huì)降低。
而此前，日本東麗公司也宣布開(kāi)發(fā)出了一種高導(dǎo)熱技術(shù)，可將碳纖維增強(qiáng)塑料的散熱性能提升至與金屬材料相當(dāng)。此公司在公告中指出，將這項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用于到碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料中可通過(guò)材料內(nèi)部的熱傳導(dǎo)路徑有效地散熱。該材料應(yīng)用前景比較廣泛，例如，可以幫助抑制電動(dòng)車或電子設(shè)備中的電池退化，同時(shí)提高電子產(chǎn)品的使用性能。
現(xiàn)在，一種阻燃碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料也已被開(kāi)發(fā)出來(lái)。
所謂的阻燃劑并不意味著材料不易燃，但在規(guī)定溫度的明火下，需要保持一定時(shí)間的相應(yīng)強(qiáng)度，其燃燒速度低于配方速度，燃燒產(chǎn)物無(wú)毒。
韓國(guó)科學(xué)技術(shù)院(簡(jiǎn)稱KIST)宣布，其先進(jìn)復(fù)合材料研究所的一個(gè)研究小組在Yong chae Jung博士的領(lǐng)導(dǎo)下，采用源自植物的鞣酸開(kāi)發(fā)了一種阻燃碳纖維增強(qiáng)塑料(CFRP)，同時(shí)還提出了一種環(huán)保的回收方法。與焚化回收的方法不同，這種方法是焚燒環(huán)氧樹(shù)脂，僅剩下不完整的碳纖維有待回收，這種新的回收方法可以回收復(fù)合材料中的所有組成部分。
當(dāng)碳纖維復(fù)合材料在明火和高溫下的安全達(dá)到或接近金屬材料的水平時(shí)，碳纖維復(fù)合材料的應(yīng)用領(lǐng)域必將進(jìn)一步擴(kuò)大。在需要輕質(zhì)的一些區(qū)域中，由于溫度限制，不能使用碳纖維復(fù)合材料。還將消除這一關(guān)切，這有利于在市場(chǎng)中應(yīng)用和促進(jìn)碳纖維復(fù)合材料。
資料來(lái)源：中國(guó)復(fù)合材料學(xué)會(huì)、復(fù)材模壓網(wǎng)、新材料日?qǐng)?bào)
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