什么是CFRP管？CFRP管的應(yīng)用及原理

什么是CFRP管？

CFRP管是由碳纖維增強(qiáng)塑料（CFRP）制成的圓柱形管道。 CFRP 是纖維增強(qiáng)塑料的縮寫。該樹脂采用碳纖維增強(qiáng)，具有較高的比強(qiáng)度和非彈性模量。

因此，碳纖維增強(qiáng)塑料被用于航天開發(fā)和飛機(jī)部件。

其他增強(qiáng)塑料包括FRP（纖維增強(qiáng)塑料）和GFRP（玻璃纖維增強(qiáng)塑料），但其物理性能因碳纖維成分和含量的不同而異。

• 玻璃鋼

  FRP是在低模量的塑料中添加高模量的玻璃纖維來提高強(qiáng)度的復(fù)合材料。

• 玻璃鋼

  GFRP是一種由玻璃纖維制成的復(fù)合材料，使用乙烯基酯和環(huán)氧樹脂等樹脂硬化。它的售價(jià)比其他增強(qiáng)塑料要低。

碳纖維增強(qiáng)塑料管道的應(yīng)用

CFRP管用于天線、柵欄、柱子、豎井、釣魚竿、假肢管等。

CFRP的熱膨脹系數(shù)較低，一般小于3ppm。

因此，它被用于天文望遠(yuǎn)鏡和檢驗(yàn)夾具架。

它還具有出色的減振性能，比剛度約為鋼的五倍。利用這一優(yōu)勢(shì)的產(chǎn)品包括液晶面板搬運(yùn)手和并聯(lián)連桿機(jī)器人。

此外，由于其熱導(dǎo)率高達(dá)2～300W·m/℃，因此也被用于人造衛(wèi)星的電池盒。

此外，它還具有非磁性、耐腐蝕性和導(dǎo)電性，用于直線電機(jī)外殼、抗震加固材料、工業(yè)罐和靜電對(duì)策部件。

碳纖維布管道原理

CFRP管的生產(chǎn)方法主要有兩種：纖維纏繞（FW）和片材纏繞（SW）。

• 什么是固件？

  FW是將無捻粗紗（一束碳纖維）用液體樹脂浸漬并纏繞在旋轉(zhuǎn)的心軸（模具）上，固化后從模具中取出的方法。

• 什么是SW？

  SW是將預(yù)浸料（浸漬有樹脂的碳纖維片材）纏繞在心軸上，然后纏繞熱收縮帶，然后在烘箱中加熱固化的方法。

  CFRP一般不具備像FRP那樣的標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品性能或功能。

  因此，CFRP材料沒有標(biāo)準(zhǔn)，而是根據(jù)設(shè)計(jì)和制造使用材料，利用碳纖維的性能和功能。

  因此，與金屬和塑料不同，CFRP在制造產(chǎn)品時(shí)需要材料設(shè)計(jì)。

  此外，CFRP主要用作使用鏡面對(duì)稱層壓的基本層壓方法。通過以這種方式層壓，固化后的冷卻過程中不會(huì)因熱而導(dǎo)致變形。

  CFRP管道以管道橫截面中心為基準(zhǔn)，在高度和寬度方向上進(jìn)行測(cè)量。

碳纖維增強(qiáng)塑料的類型

碳纖維增強(qiáng)塑料是碳纖維與樹脂模壓而成的制品，根據(jù)基體樹脂的不同可分為熱固性碳纖維增強(qiáng)塑料（CFRTS）和熱塑性碳纖維增強(qiáng)塑料（CFRTP）兩種。

• 熱固性CFRP

  熱固性CFRP是將浸有環(huán)氧樹脂的碳纖維片材（預(yù)浸料）加工成所需尺寸，經(jīng)加熱固化，將碳纖維置于密閉模具中，澆注環(huán)氧樹脂而成。這種方法稱為RTM（樹脂傳遞模塑）。

• 熱塑性碳纖維增強(qiáng)塑料

  熱塑性CFRP以聚丙烯為基材，經(jīng)預(yù)浸料加熱、軟化、壓制而成。注射成型也可能是一種替代方法。

  由于大規(guī)模生產(chǎn)需要快速成型，因此正在開發(fā)熱固性 CFRP 和熱塑性 CFRP 的技術(shù)。

  此外，除了上述材料之外，還正在考慮多種類型的CFRP基材。

  例如，熱塑性樹脂包括丙烯酸樹脂(PMMA)、尼龍6(PA6)、聚酰胺(PA66)、聚碳酸酯(PC)、聚苯硫醚( PPS )、聚醚醚酮(PEEK)等。為此使用環(huán)氧樹脂(EP) 。

碳纖維布的特點(diǎn)

CFRP 具有許多特性。例如，它具有優(yōu)異的耐化學(xué)性、耐疲勞性、耐磨性和耐熱性，以及高比模量和比強(qiáng)度。而且CFRP是一種非常輕的材料。

比較幾種材料，通用塑料的比重約為每立方厘米1.0克，鋁約為每立方厘米2.8克，鈦約為每立方厘米4.5克，鐵約為每立方厘米7.8克。

另一方面，CFRP 的重量約為每立方厘米 1.8 克。它大致分為通用塑料和鋁。

因此，這些特性不僅被利用在航天開發(fā)和飛行器領(lǐng)域，而且還被利用在體育和交通設(shè)備中。

CFRP還具有高X射線透過率的特性，因此被用于X射線設(shè)備中，取代了以前使用的鋁。