单向碳纤维 · 高硅氧/耐高温玻纤

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碳纤维零件能耐多高温度,才不会失去强度?

限制耐温的是树脂,不是碳纤维。我们的环氧预浸料体系玻璃化转变温度(Tg)在 100 到 130 °C 之间[1]。接近 Tg 时树脂变软,零件失去刚度,所以使用温度要远低于 Tg。需要承受几百度的零件,请改用耐高温玻纤布或高硅氧布[2][3]。

100–130 °C我们环氧预浸料体系的 Tg
540 °CEW140 无碱玻纤布使用上限
900 °C高硅氧布,长期使用

什么是 Tg?为什么重要?

玻璃化转变温度是固化后的树脂从硬而脆的玻璃态转变为软的橡胶态的温度。远低于 Tg 时,碳纤维层合板接近数据表上的刚度,但模量会随温度升高逐渐下降;关键场合请使用对应使用温度下的测试数据。接近 Tg 时,刚度和压缩强度下降,零件在载荷下蠕变,胶接接头变弱。Easy Composites 在管材测试中也指出:由于树脂的原因,碳纤维管在约 120 °C 以上会性能下降[4].

不同材料对比如何?

材质 温度数据 来源
环氧预浸料 SYE15601(增韧) Tg 100 ± 5 °C 技术数据表[1]
600 g 斜纹预浸料 Tg 100 °C 技术数据表[1]
环氧预浸料 SYZ1021R(阻燃) Tg 114 ± 5 °C 技术数据表[1]
环氧预浸料 SYE15001 Tg 130 ± 5 °C 技术数据表[1]
无碱玻纤布 EW140-100 不燃;最高 540 °C 产品页面[3]
320 g 高硅氧布(SiO₂ ≥ 96%) 长期 900 °C;1,450 °C 下 10 分钟;软化点 1,700 °C 产品页面[2]
碳纤维板堆叠
碳纤维板和管:受环氧树脂限制。
碳纤维汽车后视镜壳
阳光下深色碳纤维零件的温度可能远高于气温。

怎样保护碳纤维零件不受高温影响?

  1. 了解零件的实际温度。阳光直射的黑色零件、电机旁的零件或封闭外壳里的零件,温度都比气温高得多。请实测。
  2. 选择 Tg 更高的树脂。如果零件会发热,请选 130 °C 体系,而不是 100 °C 体系[1]。
  3. 使用温度应低于 Tg 并留有余量,尤其是长期受载的零件。
  4. 隔离热点。在热源和碳纤维零件之间加一层耐高温玻纤布或高硅氧布即可保护零件。
  5. 胶粘剂也要检查。胶接接头可能比层合板先变软。
提示不同数据表测 Tg 的方法不同(DSC、DMA),数值不一定可比。比较两家供应商时,请问清楚 Tg 是怎么测的。

防火呢?

普通环氧会燃烧。如果零件需要满足阻燃等级,请选择 SYZ1021R 无卤阻燃预浸料,其层合板达到 UL94 V-0[1]。防火毯、电焊帘和隔热罩请使用玻纤布或耐高温高硅氧布,不要用碳纤维。

请通过询价表单告诉我们零件、工作温度和阻燃等级要求。固化工艺见碳纤维预浸料怎么固化。

资料来源

  1. 预浸料技术数据表:SYE15001 Tg 130 ± 5 °C;SYE15601 Tg 100 ± 5 °C;SYZ1021R Tg 114 ± 5 °C,无卤阻燃,UL94 V-0;600 g 斜纹预浸料 Tg 100 °C(可索取)
  2. 320 g 高温高硅氧布:SiO₂ 含量超过 96%,软化点 1,700 °C,长期使用 900 °C,1,450 °C 下 10 分钟
  3. 玻璃纤维布 EW140-100:平纹无碱玻纤布,不燃,耐温最高 540 °C(1,000 °F)
  4. Easy Composites,《Carbon fibre tubes explained》:碳纤维管在约 120 °C 以上性能下降