炭纖維毛絲評(píng)價(jià)表征研究

李 龍， 潘月秀， 朱世鵬， 馮志海， 楊云華， 宋軼軍， 宋歡語(yǔ)

(航天材料及工藝研究所, 先進(jìn)功能復(fù)合材料技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室， 北京100076)

1 前言

炭纖維因其優(yōu)異的力學(xué)和熱物理性能，在航天、航空領(lǐng)域獲得廣泛關(guān)注與應(yīng)用[1-4]。對(duì)于炭纖維增強(qiáng)樹(shù)脂基復(fù)合材料，炭纖維的應(yīng)用形式通常是與樹(shù)脂復(fù)合制備為預(yù)浸料，或利用各種紡織技術(shù)將其制備為織物預(yù)制體等中間制品，再經(jīng)不同成型工藝制備得到復(fù)合材料構(gòu)件。炭纖維加工為中間制品時(shí)，面臨的主要工藝問(wèn)題之一就是毛絲的產(chǎn)生。毛絲主要來(lái)源于兩方面，一是纖維制備過(guò)程中由于脫泡不徹底、凝固缺陷或機(jī)械損傷等形成的先天性毛絲[5,6]；二是絲束耐磨等性能較差，使用過(guò)程中絲束之間、絲束與其他介質(zhì)之間由于相對(duì)運(yùn)動(dòng)受損形成的后天性毛絲[7,8]。

近年來(lái)，國(guó)產(chǎn)炭纖維研制取得了長(zhǎng)足進(jìn)步，其力學(xué)性能及穩(wěn)定性已達(dá)到國(guó)外同級(jí)別產(chǎn)品水平，但國(guó)產(chǎn)炭纖維長(zhǎng)期存在“不好用”問(wèn)題。國(guó)產(chǎn)炭纖維“不好用”突出體現(xiàn)在使用過(guò)程中毛絲量偏大[9]。毛絲量大不但影響炭纖維中間制品的成型和質(zhì)量，使中間制品出現(xiàn)毛團(tuán)、斷絲、閃縫等質(zhì)量問(wèn)題，更為重要的是直接降低了復(fù)合材料性能[10,11]。以單向復(fù)合材料拉伸性能為例，復(fù)絲拉伸強(qiáng)度相當(dāng)?shù)膰?guó)產(chǎn)與進(jìn)口炭纖維加工成型為復(fù)合材料后，國(guó)產(chǎn)炭纖維拉伸強(qiáng)度發(fā)揮率通常在70%～85%，而進(jìn)口炭纖維往往超過(guò)85%[12]。因此，開(kāi)展國(guó)產(chǎn)炭纖維毛絲評(píng)價(jià)表征和毛絲產(chǎn)生機(jī)制研究，對(duì)指導(dǎo)改善國(guó)產(chǎn)炭纖維應(yīng)用工藝性，使國(guó)產(chǎn)炭纖維“好用”，具有非常重要的理論和實(shí)踐價(jià)值。……