碳纤维制品热固成型时，温度和压力对性能的影响

　　碳纤维复合材料近几年在汽车产业的应用案例逐渐变多，而且不仅限于国外豪华车型，国内高端电车上也有一些尝试案例。汽车应用中多为热固性碳纤维复合材料，相关制品从装饰部件逐渐过度到核心系统部件，这意味着碳纤维加工工艺的提升，也证明了碳纤维的应用价值越来越高。目前碳纤维制品多采用热压或模压成型的工艺，在成型过程中，温度和压力是非常重要的加工因素。合理调控温度和压力，可以保障热固性碳纤维制品的性能更稳定，智上新材料带你了解其中的一种基础知识。

　　碳纤维制品热固成型时温度是多少？过高或偏低会影响性能吗？

　　热固性碳纤维制品在固化阶段，温度是影响成型的关键性因素之一，但温度并不是固定的，它会随着树脂基体而发生变化，温度区间通常为 120°C~ 180°C.在整个热固过程中，碳纤维复合材料中的树脂发生化学反应，复合材料会逐渐固化发硬，而且这个过程是不可逆的。高性能碳纤维复合材料通常伴随着更好的耐高温性，这也会拉高其固化的整体温度，因此相应的固化温度会有所提升，甚至可能超过200℃。

　　固化温度对碳纤维复合材料制品成型过程和成型后的性能都存在直接影响，温度过高或偏低，都会带来无法逆转的负面效果。因此在成型阶段，调控好温度，在加温、持温和降温阶段都需要做好严格的把控，避免造成碳纤维制品的报废。

　　1、温度过高影响：

　　a、过度固化：高温会使树脂过度固化，甚至开始分解，导致脆性提升和柔韧性下降。

　　b、热降解：树脂可能会发生降解，失去抗冲击性并降低性能。

　　c、内应力：快速或过度加热会导致固化不均匀，产生内应力，从而导致翘曲或尺寸不稳定。

　　2、温度偏低影响：

　　a、固化不完全：树脂可能无法完全固化，导致基体中的交联较弱，严重降低复合材料的机械强度、刚度和热稳定性。

　　b、性能下降：固化不充分会降低耐化学性和耐热性，使复合材料在负载下更容易变形和损坏。

　　c、耐久性弱：未固化的产品更容易分层、开裂，并降低长期耐久性。

　　碳纤维制品热固成型时压力是多少？过大或偏小会影响性能吗？

　　相较于温度，压力的控制同样是直接影响热固性碳纤维制品成型的核心因素。不同类型碳纤维和基体组合而成的碳纤维复合材料，其对应的成型压力也会随之变化，压力区间通常在50~100psi（磅/平方英寸）。不同成型工艺下，施加压力存在较大的差异，高压釜固化时施加压力通常为85~100psi,真空袋固化时时间压力通常为15psi,而高精度压缩成型时施加压力可能超过500psi.

　　加压、稳压和降压阶段，在碳纤维制品成型过程中都是需要合理调控的。对于不同结构的碳纤维制品来说，其施加压力自然存在差异，而这种差异需要技术人员通过加工要求和经验来判断和实施。施加的压力过大或偏小，会直接影响碳纤维制品热固阶段的效果，同样造成不可逆的负面影响。

　　1、压力过大影响：

　　a、纤维变形或屈曲：压力过大会使碳纤维变形，可能导致纤维错位或屈曲，降低整体的机械性能。

　　b、树脂匮乏：高压会挤出过多的树脂，导致“树脂匮乏”，无法完全粘合纤维，引起粘合力弱，导致碳纤维制品结构脆弱和受损。

　　c、翘曲或尺寸不稳定：压力过大会导致厚度不均匀或翘曲，特别是在复杂形状中，促使碳纤维制品尺寸不稳定或精度下降。

　　2、压力偏小影响：

　　a、固结不良：压力偏小可能导致纤维层压实不充分，从而产生空隙、气穴或富含树脂的区域，会削弱整体结构，降低材料的强度和刚度。

　　b、树脂分布不均匀：如果没有足够的压力，树脂可能无法均匀扩散，导致粘合不一致并降低承载能力。

　　c、孔隙率增加：低压会导致材料内孔隙率更高，使其更容易受到湿气和化学物质等带来的环境损害，并降低抗疲劳性。

　　热固性碳纤维制品一旦成型，就无法二次重塑，因此在成型阶段的加工上需要做好充足的准备。智上新材料认为：合理调控温度和压力是保障碳纤维制品性能最为直接的操作手段，技术人员只要通过有效培训和实机操控就能完全掌握，设将负面影响消弭殆尽。