碳纤维复合材料层合板怎么制造的？

制作有很多方法。

但目前以预浸料铺层和RTM（树脂传递模塑成型）为主。预浸料铺层在国内用的已经比较成熟，该方法是直接将剪裁好的预浸料片层铺叠在模具上，再在材料上铺放辅助材料后送入热压罐（现阶段主要固化设备）固化成型。

RTM在国外用的比较成熟，国内在这块儿用的没有国外好，该方法是先将纤维丝束或纤维带用缠绕或铺叠的方法铺放在模具上，然后闭合模具，将树脂注入到闭合模具中浸润增强材料并直接加热模具进行固化的工艺方法。该项技术可不用预浸料、热压罐，有效地降低设备成本、成型成本。三点弯曲实验后一般是用SEM观察层面，以评估纤维与树脂的界面结合情况。

【摘要】： 界面对碳纤维复合材料性能的发挥起着非常重要的作用,复合材料通过界面传递载荷,可以使碳纤维与基体形成一个有效发挥综合性能的整体。在界面的研究中,提高其结合强度是改善碳纤维复合材料力学性能的关键。因此,剖析各种因素对碳纤维复合材料界面结合强度的影响,对于提高复合材料的综合性能具有十分重要的意义。本文采用扫描电镜(SEM)、X射线光电子能谱(XPS)、激光拉曼光谱(LRS)、X射线衍射(XRD)、傅立叶变换红外光谱(FTIR)以及力学性能测试等技术,考察了不同制备工艺对碳纤维结构及性能的影响,探讨了湿法纺丝制备PAN基碳纤维的电化学改性工艺以及电化学改性处理过程中碳纤维表面结构和性能的演变规律,获得了碳纤维表面除胶的合理性工艺,深入研究了碳纤维电化学改性处理、上浆剂以及基体改性对碳纤维复合材料界面结合强度的影响,提出了碳纤维电化学改性机理以及基体改性机理。 对不同工艺制备的碳纤维结构及性能进行了对比分析,结果表明：与湿法纺丝工艺制备的碳纤维相比,干喷湿纺工艺制备的碳纤维内部致密性高,轴向微孔尺寸小,表面非碳元素相对含量低。从X射线衍射来看,干喷湿纺工艺制备的碳纤维石墨层面间距d002较小,更接近于石墨单晶的层面间距；微晶堆砌厚度Lc较高,石墨网平面尺寸La较大,石墨微晶的平均堆叠层数较多,这说明采用干喷湿纺工艺制备的碳纤维具有较高的石墨化程度,其结构完整性更高。湿法纺丝和干喷湿纺工艺制备的碳纤维其表面结构基本相同,但表面形貌存在很大差异。湿法纺丝工艺制备碳纤维表面粗糙,有许多轴向沟槽,而干喷湿纺工艺制备的碳纤维表面光滑无沟槽,沟槽的存在可以增加纤维与基体间的机械铰合作用,有利于提高复合材料的界面结合强度。另外,洁净的生产环境及精细的加工设备有利于减少碳纤维的表面缺陷。 采用XPS技术研究了湿法纺丝工艺制备的PAN基碳纤维在电化学改性处理过程中表面特性随改性工艺的变化,结果表明：电化学改性初期,碳纤维表面改性效果明显。随着电化学改性处理时间的延长,变化趋势减慢,达到一定程度时趋于稳定。电解液的浓度和温度越高,电化学改性处理时间越长,电流密度越大,碳纤维表面改性效果越明显。大量电解质试验表明,NH4H2PO4对碳纤维表面电化学改性效果最佳。 采用LRS技术系统研究了湿法纺丝工艺制备的碳纤维在电化学改性处理过程中表面结构的变化,结果表明：电化学改性处理后,碳纤维表面拉曼光谱中的G线和D线交叠度减小,尺值增大,D2线与G线的比值减小,D3线与G线的比值增大。随着电化学处理时间的增加,尺值不断增大,D2线与G线的比值以及D3线与G线的比值发生一定程度的改变,但变化趋势并不明显。所有代表无序结构的拉曼谱峰积分面积总和与石墨结构积分面积之比与R值的变化趋势基本一致,它可以更全面地表征电化学处理过程中碳纤维表面结构无序性的变化,对于深入分析碳纤维电化学改性处理中表面微结构的变化规律具有重要意义。 选用高电流密度,浓度为1mol／L的NH4H2PO4为电解质,设定处理时间为4min,对碳纤维进行电化学改性处理,试验结果表明,电化学改性处理后碳纤维的表面结果和性能发生改变。碳纤维的表面结构被破坏,无序度增大,表面晶粒尺寸减小。比表面积增大,表面粗糙度增加,有利于提高碳纤维的表面极性,增大树脂的浸润性；同时更多含氧官能团的生成也有利于增大碳纤维表面与基体间的化学作用力,使得碳纤维增强树脂基复合材料的界面结合强度提高。其中,碳氧单键含量的增加对界面化学作用力的增强起主要作用。 系统研究了过度电化学改性处理对T700碳纤维和石墨纤维结构的影响,结果表明：电化学改性是一种碳纤维表面改性处理的有效方法,它仅对纤维表面产生作用,并不改变纤维的本体结构。在相同的处理条件下,碳纤维表面部分结构破坏严重,轴向沟槽消失,部分结构保持完整,且破坏是沿纤维轴向进行的,破坏区域显示出微坑形貌；石墨纤维表面基本没有变化。电化学改性处理过程中,碳纤维中非碳元素的存在是石墨片层结构破坏的主要原因,也是表面结构破坏的根源。纤维表面结合力弱的区域容易被破坏,导致表面轴向沟槽增多并加深。 采用不同上浆剂对碳纤维进行表面处理,研究了不同上浆剂对碳纤维以及复合材料界面结合强度的影响,结果表明：碳纤维经上浆剂处理后,很好地抑制了纤维的毛丝和断丝现象,而且上浆剂均匀附着于碳纤维表面,使纤维较好分散,有效地避免了纤维之间的粘连。上浆剂的种类对碳纤维复合材料的界面结合强度影响较大。日本生产的上浆剂基本可以改善碳纤维的表面润湿性,提高复合材料的界面结合强度。与进口上浆剂相比,国产上浆剂处理制备的碳纤维复合材料,其界面结合强度偏低,与普通环氧树脂的效果接近。 采用FESEM、XPS、LRS和XRD等多种分析技术对不同除胶工艺处理的碳纤维结构及性能进行了研究,结果表明：丙酮浸泡工艺对碳纤维表面上浆剂的去除效果不佳；瞬时高温处理工艺虽然可以达到部分清除上浆剂的效果,但对纤维表面结构产生较大损伤；采用氮气保护下的高温除胶处理工艺,不仅可以有效地去除碳纤维表面上浆剂,而且可以通过工艺参数的合理配置,有效抑制处理过程中碳纤维表面的氧化以及上浆剂裂解产物的残存。通过对比分析确定,氮气保护下的高温除胶工艺是碳纤维表面上浆剂去除的有效方法。 以羟基硅油为共聚改性剂对酚醛树脂基体进行改性,系统研究了基体改性对碳纤维复合材料界面结合强度及力学性能的影响,结果表明：随着羟基硅油添加量的增加,碳纤维复合材料的界面结合强度呈现先增大后减小的变化趋势,材料的弯曲强度逐渐增大,拉伸强度的变化趋势与界面结合强度的变化趋势基本一致。羟基硅油添加量不当会导致基体缺陷增加,使得复合材料界面结合性能变差,影响材料整体性能的发挥。当羟基硅油与酚醛树脂的质量百分比为2.5%时,碳纤维增强树脂基复合材料的界面结合强度最高,同时材料的拉伸强度和弯曲强度也得到改善。基体改性对复合材料界面结合强度的改善效果不如碳纤维表面改性对其效果提高明显。 适当的原料配比以及合理的制备工艺是减少碳纤维复合材料内部缺陷以及改善复合材料性能的关键因素。

用途，抗拉力，硬度，组成，用途都有很大不同。

钣金：重量轻、强度高、导电（能够用于电磁屏蔽）、成本低、大规模量产性能好。

碳纤维：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，有良好的导电导热性能、电磁屏蔽性好等。

钣金：

钣金至今为止尚未有一个比较完整的定义。根据国外某专业期刊上的一则定义，可以将其定义为：钣金是针对金属薄板（通常在6mm以下）一种综合冷加工工艺，包括剪、冲/切/复合、折、铆接、拼接、成型（如汽车车身）等。其显著的特征就是同一零件厚度一致。

碳纤维：

是一种含碳量在95%以上的高强度、高模量纤维的新型纤维材料。它是由片状石墨微晶等有机纤维沿纤维轴向方向堆砌而成，经碳化及石墨化处理而得到的微晶石墨材料。碳纤维“外柔内刚”，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。它不仅具有碳材料的固有本征特性，又兼备纺织纤维的柔软可加工性，是新一代增强纤维。

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