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怎么选择适合导电改性的短切碳纤维

作者:棋丰塑胶 时间: 浏览:667

短切碳纤维是将拥有高强度、高模量的长碳纤维根据用途选择适合的定集束剂加工成束后,再按规定的长度切割制成的一定长度的碳纤维。目前市面上的“短切碳纤维”品质良莠不齐,价格更是很混乱,报价低的才二三十元每公斤,高的达到上千元每公斤,面对纷杂的产品和价格,该如何选择合适的短切碳纤维呢?棋丰塑胶在导电防静电塑胶改性领域拥有丰富的工程经验,在碳纤维材料选择和使用上有自己独特的经验和见解,下面我们和大家聊一聊短切碳纤维,避免大家在采购碳纤维时被误导。

什么是碳纤维

碳纤维是Carbon Fiber,通常简称为CF,它是一种直径为5-10微米(头发直径的1/50),含碳量在90%以上的高强度、高模量纤维的新型纤维材料。碳纤维是用腈纶和粘胶纤维做原料,经高温氧化碳化而成。具有“外柔内刚”的特点,质量比金属铝轻,但强度却高于钢铁,并且具有耐腐蚀、高模量的特性,在国防军工和民用方面都是重要材料。

短切碳纤维和头发.jpg

碳纤维的优良特性

轴向强度和模量高,密度低、比性能高,无蠕变,非氧化环境下耐超高温,耐疲劳性好,比热及导电性介于非金属和金属之间,热膨胀系数小且具有各向异性,耐腐蚀性好,X射线透过性好,良好的导电导热性能、电磁屏蔽性好等,在有机溶剂、酸、碱中不溶不胀,耐蚀性突出。碳纤维与传统的玻璃纤维相比,杨氏模量是其3倍多。

短切碳纤维(Chopped Carbon Fiber)

短切碳纤维是将拥有高强度、高模量的长碳纤维根据用途选择适合的定集束剂加工成束后,再按规定的长度切割制成的一定长度的碳纤维。主要用于热塑性树脂的增强复合材料。相较于碳纤维长丝可以更均匀地分散在基体材料中。短切碳纤维不仅具有超高的机械强度、较低的密度及良好的热稳定性,而且是一种性能优异的导电材料,是提高聚合物材料导电性能、力学性能、导热性能的理想填料。

怎么选择性能优良的短切碳纤维

1.连续碳纤维的性能 

短切碳纤维的基本性能主要继承于其原材料连续碳纤维,用何种连续性碳纤维作为原料,也直接决定了短切碳纤维的价格。连续碳纤维的拉伸强度会直接影响短切碳纤维复合热塑性塑料的拉伸性能。有些短切碳纤维生产企业由于原材料供应不足或者成本问题,会将不同型号的连续碳纤维混合使用,但这会导致短切碳纤维复合热塑性材料的性能不稳定。所以在购买短切碳纤维的时候,要求供应商在质检单上写明连续碳纤维的型号或主要性能。 

2. 短切碳纤维的外观  

市场上常见的短切碳纤维主要有四种:片状、圆柱状、无规则状、未上浆。

双螺杆进料能力:圆柱状>片状>无规则状>未上浆(不推荐双螺杆使用)。

其中,圆柱状短切碳纤维对原材料和加工设备要求更高,价格也贵。

短切碳纤维形状.jpg

如果短切碳纤维的边缘处有未被切割掉的毛边存在,将不利于进料和加工。

如果短切碳纤维有很多细毛存在,则容易形成毛团,造成进料口堵塞。

3. 集束剂/上浆剂 

不是所有被切短的碳纤维都能称为短切碳纤维,集束剂的选择、含量控制以及集束剂的深入程度才是短切碳纤维生产企业的技术核心。好的集束剂可以凭借优异的树脂相容性、分散性和加工性能,超常发挥出连续碳纤维的性能。反之,不良的集束剂与树脂的相容性差,难于分散,不易加工,会大幅度衰减连续碳纤维的性能。

目前,可用于短切碳纤维集束的助剂已达上百种,集束剂的品种不仅会影响树脂的相容性,也会影响短切碳纤维的硬度,如果太软,就极容易在加工过程中形成细毛,不利于进料和加工,如果太硬,在加工过程中难以打开,就不利于其在树脂中分散。

此外,不同集束剂的分解温度也有很大不同,希望广大用户在使用过程中加以甄别,如果集束剂的分解温度过低,会在加工过程中产生气体,影响终端产品的外观和性能。

对于非极性材料如聚丙烯,相容性一直是短切碳纤维行业的难点 

常见的集束剂及特点

集束剂

硬度

加工温度

树脂

环氧树脂

~320

大多数树脂(不含PEEK)

聚氨酯

~300

大多数树脂(除高温要求)

聚酯

~300

通用塑料和工程塑料

聚酰胺

有点软

~360

多数聚酰胺类树脂

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