碳纤维复合材料管关于缠绕成型工艺参数的分析

碳纤维复合管是复合材料中典型的先进产品。由于其比强度高、比模量大、抗疲劳、阻尼性高等优点，广泛应用于航天飞机、航空等领域，具有无限的发展潜力。

碳纤维缠绕成型工艺一般由芯膜或衬里制造、胶制备、纤维烘烤、浸渍、固化等工艺组成。为了拥有高质量的碳纤维缠绕产品，除了严格遵循上述步骤外，还需要选择合理的缠绕工艺参数，以充分发挥原材料的特点。

1.胶水的制备和浸泡

碳纤维缠绕产品变化和分布对碳纤维缠绕产品的性能有很大的影响。一是直接影响产品质量和厚度的控制，二是产品强度，胶含量过高会降低碳纤维管产品的复合强度，胶含量过低，也会增加碳纤维管产品的孔隙，降低耐老化性、气密性和剪切性，也会影响碳纤维强度的发挥。因此，胶水含量必须严格控制，含量必须根据碳纤维管产品的使用要求确定。

2、纤维烘烤

由于碳纤维使用的浸润剂通常是水溶液，储存不当也会吸收大量的水，碳纤维表面的过量游离水不仅会影响树脂基和碳纤维的粘附，还会引起应力腐蚀，进一步扩大微裂纹等缺陷，从而降低产品的老化性能和强度。因此，碳纤维在使用前需要干燥。至于干燥程度，由碳纤维含量和纱管尺寸决定。

3、缠绕张力

碳纤维缠绕过程中，碳纤维的张力称为缠绕张力。对产品质量影响很大，各种碳纤维之间张力的均匀性，以及各种缠绕层碳纤维张力的均匀性。根据挪恩研发团队之前进行的大量实验数据，碳纤维缠绕产品的疲劳性能和强度与缠绕张力密切相关，胶含量大，均匀性与缠绕张力密切相关。在张力施加过程中，较佳缠绕张力不固定，取决于芯膜结构的材料强度、胶粘度和芯膜是否加热。

4、固化程度

碳纤维管的固化一般分为加热固化和常温固化，这主要取决于树脂系统。固化系统是保证产品充分固化的重要条件，对产品的物理化学性能和力学性能有重大影响。与室温固化相比，加热固化可提高产品强度20%-25%，缩短生产周期，提高生产效率。除了产品的尺寸、结构、形状等因素外，固化系统的确定主要取决于树脂系统和产品的物化性能。要求高温使用的产品应具有较高的固化程度，要求强度低的产品应具有适当的固化程度；如果考虑到产品的腐蚀性和耐老化性，固化程度不应过低；恒温温度值主要取决于树脂系统DTA或DSC确定树脂放热曲线；保温时间取决于两个方面：一是传热时间，即产品内部达到恒温所需的时间，二是树脂聚合反应所需的时间。简而言之，固化系统的确定应使树脂达到所需的固化程度，病史产品各部分的固化收缩均匀平衡，避免内应力引起的分层、变形和开裂。

苏州挪恩复合材料专注于碳纤维材料，采用专业的复合材料CAE分析技术为客户评估了碳纤维较有效使用的较佳结构方案。此外，它在创新功能材料方面也取得了许多研究成果。自成立以来，它已多次参与中国航天科技、中国电力科技等军事企业的产品研发。