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國內水泥混凝土外加劑技術資料
日本東麗技術：碳纖維增強復合材料
來源:
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作者:pro10845f02
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發布時間: 2014-08-28
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近些年，將碳纖維用作增強纖維的碳纖維增強復合材料利用其高比強度和比彈性模量，逐漸被利用于航空器或汽車等的結構材料、網球拍、高爾夫球桿以及釣魚竿等的運動、以及一般產業用途等。
該碳纖維增強復合材料的制造方法，可以使用以下方法：使用將未固化的基體樹脂含浸到增強纖維中得到的為片狀中間材料的預浸料，使其固化的方法；在配置于模具中的增強纖維中澆注液態的樹脂，得到中間體，使其固化的樹脂傳遞模塑成型法等。這些制造方法中，使用預浸料的方法中，通常，將多片預浸料層合后，通過加熱加壓得到碳纖維增強復合材料。作為該預浸料中使用的基體樹脂，從工藝性等的生產率方面考慮，多使用熱固性樹脂，特別是環氧樹脂。
其中，在航空器或汽車等的結構材料用途中，近些年，隨著使用例的增多，對該碳纖維增強復合材料的特性要求越發嚴格。特別是，伴隨應用于航空器部件或汽車部件等結構材料，對于碳纖維增強復合材料要求在高溫高濕下或低溫下等更嚴格的使用環境下的高強度化。
在現有技術中，通常提高低溫條件下的拉伸強度時，高溫高濕條件下的壓縮強度受損，另外相反地，提高高溫高濕條件下的壓縮強度時，低溫條件下的拉伸強度受損，使拉伸強度和壓縮強度高度共存是非常困難的。
對于碳纖維增強復合材料的拉伸強度的提高，增強纖維的高強度化或高纖維體積分率化是有效的。以往，提出了獲得高強度的增強纖維的方法，沒有提及形成碳纖維增強復合材料時表現的強度。通常，存在越是使增強纖維高強度化，越難以利用纖維本來的強度的傾向。此外，已知即使在相同強度的增強纖維中，根據組合的基體樹脂或其成型條件，其拉伸強度利用率也會較大地變動。特別是，固化的溫度條件達到180°c以上時，存在因其固化時殘留于纖維增強復合材料中的熱應力應變難以表現高強度的問題，因此即使能夠得到這樣高強度的碳纖維，為了表現出作為碳纖維增強復合材料的強度，需要進一步清除技術上的問題。
此外，公開了如果基體樹脂的拉伸斷裂伸長率和斷裂韌度KIc滿足特定的關系，則能夠得到高的拉伸強度利用率。但是，為了提高斷裂韌度KIc，在基體樹脂中配合大量熱塑性樹脂、或橡膠成分時，通常存在粘度上升，損害預浸料制造的工藝性、操作性的情況將碳纖維增強復合材料用作結構材料的情況下，壓縮強度也是重要的物性。壓縮強度的測定使用無孔板、有孔板、圓筒等的試驗片進行，但在實際的使用中，由于通常制成設置有螺栓孔的板材的形狀，所以特別是有孔板的壓縮強度、其中高溫高濕條件下的強度變得重要。但是，以以往的聚合物作為基體的復合材料具有輕質的優點，而伴隨高溫高濕條件下強度或彈性模量的降低，有時壓縮強度大大地降低，有時可適用的用途受限。
據恒志信網消息：日本東麗株式會社最新研制成功一種能被加工為在拉伸方面和壓縮方面的機械強度優異、適合作為結構材料的碳纖維增強復合材料的環氧樹脂組合物、以及預浸料、碳纖維增強復合材料。
這種新技術，能夠得到耐熱性優異、并且獲得預浸料時的工藝性優異的環氧樹脂組合物。通過將該環氧樹脂組合物和碳纖維組合，能夠得到預浸料，此外，通過使該環氧樹脂組合物固化，能夠得到拉伸強度和壓縮強度優異的碳纖維增強復合材料。
利用新技術的環氧樹脂組合物得到的碳纖維增強復合材料在高溫高濕下或低溫下等的更嚴酷的使用環境下的機械強度優異，因此特別適合于結構材料。例如，在航空宇宙用途中，適用于主翼、尾翼以及橫梁等的航空器一次結構材料用途，襟翼、副翼、引擎罩、整流罩以及內部裝飾材料等二次結構材料用途，火箭發動機殼體以及人工衛星結構材料用途等。另外，在一般產業用途中，適用于汽車、船舶以及鐵路車輛等移動體的結構材料，傳動軸、板簧、風車葉片、壓カ容器、飛輪、制紙用輥、屋頂材料、電纜、鋼筋、以及修補加強材料等土木?建筑材料用途等。進ー步，在運動用途中，適用于高爾夫球桿、釣魚竿、網球、羽毛球以及壁球等的球拍用途、曲棍球等的球棍用途、以及滑雪杖用途等。
