如何添加碳纤维短纤维增强塑料
碳纤维是一种纤维状碳材料。
它是一种强度比钢的大、密度比铝的小、比不锈钢还耐腐蚀、比耐热钢还耐高温、又能像铜那样导电，具有许多宝贵的电学、热学和力学性能的新型材料。
用碳纤维与塑料制成的复合材料所做的飞机不但轻巧，而且消耗动力少，推力大，噪音小；
用碳纤维制电子计算机的磁盘，能提高计算机的储存量和运算速度；
用碳纤维增强塑料来制造卫星和火箭等宇宙飞行器，机械强度高，质量小，可节约大量的燃料。
目前，人们还不能直接用碳或石墨来抽成碳纤维，只能采用一些含碳的有机纤维（如尼龙丝、腈纶丝、人造丝等）做原料，将有机纤维跟塑料树脂结合在一起，放在稀有气体的气氛中，在一定压强下强热炭化而成
碳纤维是纤维状的碳材料，其化学组成中含碳量在90%以上。
由于碳的单质在高温下不能熔化（在3800K以上升华），而在各种溶剂中都不溶解，所以迄今无法用碳的单质来制碳纤维。
碳纤维可通过高分子有机纤维的固相碳化或低分子烃类的气相热解来制取。
上前世界上产生的销售的碳纤维绝大部分都是用聚丙烯腈纤维的固相碳化制得的。
其产生的步骤为A预氧化：在空气中加热，维持在200-300度数十至数百分钟。
预氧化的目的为使聚丙烯腈的线型分子链转化为耐热的梯型结构，以使其在高温碳化时不熔不燃而保持纤维状态。
B碳化：在惰性气氛中加热至1200-1600度，维持数分至数十分钟，就可生成产品碳纤维；
所用的惰性气体可以是高纯的氮气、氩气或氦气，但一般多用高纯氮气。
C石墨化：再在惰性气氛（一般为高纯氩气）加热至2000-3000度，维持数秒至数十秒钟；
这样生成的碳纤维也称石墨纤维。
1．碳纤维外壳的制造方法，其特征在于：它包括有以下步骤：
1）、预处理步骤：碳纤维丝束编织成一定的结构，然后将编织的碳纤维材料在树脂中预浸；
2）、热压成型固化步骤：将预浸过树脂的碳纤维材料在热压成型机上热压固化获得碳纤维片材，热压时间为10～20min，热压温度为80～160℃，热压压力为2～8MPa，然后冷却开模；
3）、加工处理：将碳纤维片材在CNC上进行切边、钻孔等加工成所需要的结构；
4）、模内注塑成型步骤：先在碳纤维片材上涂覆一层热熔胶，烘烤干燥后，将处理过的碳纤维片材置入注塑成型机的注塑模具中进行注塑成型形成产品；
5）、表面处理步骤：将产品进行表面喷油、打磨、印刷等外观处理。
注塑用语加纤意思如下：
在塑料制品中，所谓的加纤就是添加纤维原料来提升物料的性能。塑料加纤，是生产工艺的要求，一般来说是提高产品的强度和刚性。纤维是按百分比来算，数值越高越硬，但同时也就越脆（韧性不够），这个在生产中需要注意。比如在PA66中加玻璃纤维增强，来提高其拉伸强度、弯曲强度等物理性能。
注塑的类型：
橡胶注塑：橡胶注射成型是一种将胶料直接从机筒注入模型硫化的生产方法。橡胶注塑的优点是：虽属间歇操作，但成型周期短，生产效率高取消了胚料准备工序，劳动强度小，产品质量优异。
塑料注塑：塑料注塑是塑料制品的一种方法，将熔融的塑料利用压力注进塑料制品模具中，冷却成型得到想要各种塑料件。有专门用于进行注塑的机械注塑机。目前最常使用的塑料是聚乙烯、聚丙烯、ABS、PA、聚苯乙烯等。
成型注塑：所得的形状往往就是最后成品，在安装或作为最终成品使用之前不再需要其他的加工。许多细部，诸如凸起部、肋、螺纹，都可以在注射模塑一步操作中成型出来。
添加玻纤成份（即玻璃纤维）的原因是提高塑胶的机械强度，增加其使用年限。
塑胶主要由碳、氧、氢和氮及其他有机或无机元素所构成，成品为固体，在制造过程中是熔融状的液体，因此可以机加热使其熔化、加压力使其流动、冷却使其固化，而形成各种形状。
玻璃纤维是一种性能优异的无机非金属材料，种类繁多，优点是绝缘性好、耐热性强、抗腐蚀性好，机械强度高，但缺点是性脆，耐磨性较差。玻璃纤维通常用作复合材料中的增强材料，电绝缘材料和绝热保温材料，电路基板等国民经济各个领域。
扩展资料：
塑胶的原料组成：
塑胶原料的主要成份是含碳化合物。塑胶原料是由高分子合成树脂（聚合物）为主要成份，渗入各种辅助料或添加剂。
在特定温度、压力下，具有可塑性和流动性，可被模塑成一定形状，且在一定条件下保持形状不变的材料。聚合物指聚合过程所产生的纯材料或称聚合材料。无论天然树脂还是合成树脂均属高分子合聚物，简称高聚物。
塑胶原材料大部是从一些油类中提炼出来的，最熟悉的部分PC料是从石油中提炼出来的，PC料在烧的时候有一股汽油味；ABS是从煤炭中提炼出来的，ABS在烧完灭掉的时候会呈烟灰状；POM是从天然气提炼出来的，POM在烧完的时候会有一股非常臭的瓦斯味。
参考资料来源：百度百科-塑胶
参考资料来源：百度百科-玻璃纤维
1、除杂纺纱学是研究将纺织短纤维加工成纱线的一门科学，纱线一般都是由许多长度不等的短纤维通过捻接的方法制成的，还有由很长的连续单丝捻合而成。在纺纱过程中首先需要清除杂疵，即对原料进行初步加工，也称为纺纱原料的准备。原料的种类不同，杂质的种类和性质不同，加工的方法和工艺亦不同。原料的初步加工方法主要有物理方法（如轧棉）、化学方法（如麻的脱胶、绢丝的精练）以及物理和化学相结合的方法（如羊毛的洗涤和去草炭化）。
2、松解将杂乱无章、横向紧密联系的纤维加工成纵向顺序排列，而且具有一定要求的光洁纱线，需要将块状纤维变成单根纤维状态，解除纤维原料存在的横向联系，建立起牢固的首尾衔接的纵向联系。前者称为纤维的松解，后者称为纤维的集合。纤维的松解是彻底解除纤维与纤维之间存在的横向联系．但是必须尽可能减少纤维的损伤。纤维的集合是使松解加工的纤维重新建立起排列有序的纵向联系，这种联系是连续的，而且应使集合体内的纤维分布是均匀的，并同时具有一定的线密度和强度。纤维集合体，还需要加上一定的捻度。集合过程也不是一次完成的，要经过梳理、牵伸以及加捻等多次加工才能够完成。
3、开松开松是把大块纤维撕扯成为小块、小纤维束。广义上说，麻的脱胶也是一种开松。随着开松作用的进行，纤维和杂质之间的联系力减弱，从而使杂质得到清除，同时使纤维之间得到混和作用。开松作用和杂质的去除并不是一次完成的，而是经过撕扯、打击以及分割等作用的合理配置渐进实现的。
4、梳理梳理作用是由梳理机上的大量密集梳针把纤维小块、小束进一步松解成单根状态，从而进一步完善了纤维的松解。梳理后纤维间的横向联系基本被解除，除杂和混和作用更加充分。但其中有大量的纤维呈弯曲状．且有弯钩，每根纤维之间仍有一定的横向联系。
5、精梳精梳机的梳理作用是利用梳针对纤维的两端分别进行握持状态下的更为细致的梳理。
6、牵伸
把梳理后的条子抽长拉细，逐渐达到预定粗细，这个过程叫做牵伸。为纤维之间牢固地建立有规律的首尾衔接关系奠定基础。但是，牵伸会带来纱条短片段不匀，因此，需要配置合理的牵伸装置和工艺参数。
7、加捻
加捻是将须条绕其本身轴线加以扭转，使平行于须条轴向的纤维呈螺旋状，从而产生径向压力使纤维间的纵向联系固定下来。
8、卷绕
将半成品或者成品卷绕成一定的形式，以便于储存、运输和下一道工序的加工，该过程称卷绕。卷绕过程应该在不影响产品产量、质量的基础上连续地进行，应该努力实现各工序之间的连续化生产，尽可能地减少卷绕过程造成的质量问题。
总之，纺纱过程一般包括原料准备、开松、梳理、除杂、混和、牵伸、并合、加捻以及卷绕等作用，有些作用是经过多次的反复来实现的。
塑料有单成分、多成分之分.单成分塑料仅含有塑料中必不可少的合成树脂.如有机玻璃就是一种单成分的聚甲基丙烯酸甲酯的塑料制成的,而大多数的塑料除有合成树脂外,还有填充料、硬化剂、着色剂以及其他添加剂,这就是多成分塑料.
1、合成树脂
在塑料中几乎都采用合成树脂.树脂是塑料中最主要的成分,起着胶粘剂的作用,能将塑料的其他成分胶结成一个整体.虽然加入各类添加剂可以改变塑料的性质,但树脂是决定塑料类型、性能及使用的根本因素.
在塑料装饰材料中常用的树脂种类有：
聚乙烯（PE）、聚氯乙烯（PVC）、聚苯乙烯（PS）、酚醛（PF）、脲醛（UF）、环氧（EP）、聚酯（PR）、聚氨酯（PU）、聚甲基丙烯酸甲酯（PUMA）、有机硅（SI）等.
按照受热时所发生的变化不同,合成树脂又可分为热塑性树脂和热固性树脂两种.
（1）热塑性树脂：是具有受热软化、冷却硬化的性能,而且不起化学反应,无论加热和冷却重复进行多少次,均能保持这种性能.凡具有热塑性树脂其分子结构都属线型.它包括含全部聚合树脂和部分缩合树脂.热塑性树脂有：聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚酰胺、聚甲醛、聚碳酸酯、聚苯醚、聚砜、橡胶等.热塑性树脂的优点是加工成型简便,具有较高的机械能.缺点是耐热性和刚性较差.
（2）热固性树脂：树脂加热后产生化学变化,逐渐硬化成型,再受热也不软化,也不能溶解.热固性树脂其分子结构为体型,它包括大部分的缩合树脂,热固性树脂的优点是耐热性高,受压不易变形.其缺点是机械性能较差.热固性树脂有酚醛、环氧、氨基、不饱和聚酯以及硅醚树脂等.
2、填充料填充料可以改善和增强塑料的性能.例如：加入纤维可以提高塑料的机械强度；加入石棉可以增强塑料的耐热性能；加入云母可以增强塑料的电绝缘性能；加入石墨、二硫化钼可以改善塑料的耐磨擦、耐磨损性能.加填充料还可以降低塑料成本.
3、增塑剂塑料中掺加增塑剂可以改善塑料的可塑性和柔软性,减少脆性.常用的增塑剂有：邻苯二甲酸二丁酯、邻苯二甲酸二辛酯、磷酸三甲酚酯、樟脑、二苯甲酮等.
4、硬化剂硬化剂也称固化剂或熟化剂.它的主要作用是使聚合物的线型分子结构交联成体型分子结构,从而使树脂具有热固性.酚醛树脂中常用硬化剂为乌洛托品（六亚甲基四胺）.环氧树脂常用的硬化剂有胺类、酸酐类.
5、着色剂在塑料中加入着色剂,可使塑料具有鲜艳的色彩和光泽.着色剂常采用各种颜料和染料,有时也采用能产生荧光或磷光的颜料.
6、稳定剂许多塑料在成型加工和制品使用中,由于受热、光或氧的作用,过早地发生降解、氧化断链、交联等现象,而使材料性能变坏.为了稳定塑料制品质量,延长使用寿命,通常在其组分中加入稳定剂.常用的稳定剂有硬酯酸盐、铅白、环氧化物等.
7、其他添加剂
塑料加工时,为了脱模和使制品光洁,常需润滑剂,常用的润滑剂有脂肪酸及其盐类.为了使塑料制品如塑料地坂、塑料地毡抗静电,则加入抗静电剂,以提高表面导电度,使带电塑料迅速放电.
为了使塑料制品具有更好的性能,以适应各种使用要求,还有：抗氧剂、紫外线吸收剂、阻燃剂、发泡剂、发光剂、香脂等.
2,关于塑料的分类 :
塑料的分类体系比较复杂,各种分类方法也有所交叉,按常规分类主要有以下三种：一是按使用特性分类；二是按理化特性分类；三是按加工方法分类.
其中按理化特性分类
根据各种塑料不同的理化特性,可以把塑料分为热固性塑料和热塑料性塑料两种类型.
碳酸钙作为无机填料应用于塑料填充已有多年的历史。过去碳酸钙一般作为填料以降低成本为主要目的被广泛使用，并收到较好效果。近年来，随着生产上广泛的使用和大量的研究发现，填充大量的碳酸钙也可做到不明显降低制品的性能，甚至某些方面还会大幅度提高，如机械性能、热性能等。
碳酸钙的概述：
应用于塑料中填料的碳酸钙有重质（简称重钙）和轻质（简称轻钙）两种。由于制备方法不同，轻钙堆积体积大，显得轻，实际上二者密度相差很少。
（1）轻质碳酸钙。 通常所说的轻质碳酸钙是指普通的符合国标GB4794-84标准的产品，轻钙密度为2.4~2.7g/cm3,其长径为5~12μm,短径为1~3μm,平均粒径为2~3μm。工业上轻钙生产方法占主导地位的是碳化法，即：CaCO3石灰石 -△- CaO生灰石 -H2O- Ca（OH）2熟石灰 -CO2- CaCO3轻钙
（2）重质碳酸钙。 可由天然碳酸钙矿物质如方解石、大理石、白垩磨碎分级而成。现在塑料中使用的重质碳酸钙多用方解石作为原料。方解石的物理性能：密度2.60~2.75g/cm3,硬度（莫氏）3,溶解度（18℃）0.0013g/100g水，分解温度900℃。重质碳酸钙过去称之为单飞粉（200目）、双飞粉（320目）、四飞粉（400目）以及方解石粉。目前尚无适用于塑料填充用的重钙国家标准或行业标准，但企业各自有产品企业标准或控制指标。 我国具有丰富的碳酸钙资源，几乎分布于全国各地，其中四川、广西储存量最大。据统计，目前我国生产碳酸钙的企业有500多家，为了适应塑料、造纸和涂料等行业对碳酸钙市场需求，近几年还引进或自行开发了不少新设备、新生产线，生产微细、超微细和纳米级碳酸钙。我国目前年产3000t以上的纳米碳酸钙生产线已达16条。 在实际使用过程中，一般不直接把碳酸钙添加到塑料中。为使碳酸钙能均匀分散在塑料中，起到优化性能的作用，先必须对碳酸钙进行表面活化处理。根据最终塑料制品的成型工艺和使用性能要求，选取一定粒径的碳酸钙，用偶联剂、分散剂、润滑剂等助剂先活化处理，再加入一定量的载体树脂混合均匀后，用双螺杆挤出机挤出造粒，即得碳酸钙膜母粒。一般情况下，母粒中碳酸钙含量为80wt%,各种助剂总含量为5wt%左右，载体树脂为15wt%。
碳酸钙的添加可大大降低塑料成本 碳酸钙储量极其丰富，制备非常简单，所以价格非常便宜。如现在塑料填料中最多使用的几种粒径的碳酸钙（特白重质碳酸钙白度95含钙99）价格：（325~400目120元）-（600目280元）-（800目320元）-（1250目650元）/t,工厂交货。经过表面活化处理以后，价格也在2000元/t左右。而塑料粒子（聚乙烯）相对来说，价格昂贵。以管材专用料来说，国内、国外的聚乙烯（加碳黑）的价格都在9000元/t以上。两者之间价格相差很大，碳酸钙在塑料中添加的越多，成本就降得越低。当然碳酸钙不能无限度的添加，考虑到塑料制成品的韧性，碳酸钙的填充用量一般控制在50wt%以内（碳酸钙填料生产厂家提供的数据）。对于塑料和钢塑复合管的生产，塑料都是其主要的原料，大大地降低塑料成本无疑是极大地降低了生产成本，有益于利润的提高。
碳酸钙的改性作用：
重质碳酸钙可增加塑料产品体积，降低成本，提高硬度和刚度，减小塑料制品的收缩率，提高尺寸稳定性；改进塑料的加工性能、提高其耐热性、改进塑料的散光性、抗擦伤性、平滑度；同时对缺口抗冲击强度的增韧效果及混炼过程中的粘流性等方面都具有明显的效果。
1 力学性能 填充碳酸钙后，由于碳酸钙的硬度大，会提高塑料制品的硬度和刚度，力学性能增强。制品的抗拉强度和抗弯强度得到改进，并使塑料制品的弹性模量显着提高，与玻璃钢相比它的抗拉强度、抗弯强度和抗弯模量与玻璃钢大致相同，热变形温度一般比玻璃钢高，唯一不如玻璃钢的是它的缺口冲击强度较低，但这一缺点可通过添加少量短玻璃纤维而被克服。对于管材，填充碳酸钙可提高它的几项指标，如拉伸强度、钢球压痕强度、缺口抗冲击强度、粘流性、耐热性等；但同时会降低它的几项韧性指标，如断裂延伸率、快速开裂、简支梁冲击强度等。
2 热性能 加入填充料后，由于碳酸钙的热稳定性好，可使制品的热膨胀系数、收缩率在各方面相同下降，而不象玻璃纤维增强热塑性那样，在不同方面有不同的收缩率，加入填充料后可使制品的翘度、弯曲度变小，这是与纤维填充料相比最大的特点，制品的热变形温度随着填充料的增加而增高。
3 辐射性 填充料对射线有一定的吸收能力，一般可吸收30%~80%入射紫外线，防止塑料制品的老化。
4 超细碳酸钙的特殊改性作用 碳酸钙的粒度也可以做成多种，通过把0.1~1μm粒径的碳酸钙称之微细，而把0.1~0.02μm范围内的称之为超细，把粒径≤0.02μm的称之为超微细。塑料中填充超细级或更细的碳酸钙，在改变制品性能方面有特殊效果。 刚性和韧性是塑料制品两个重要性能指标，如何保证塑料制品同时具有良好的刚性和韧性，是长期以来材料科学研究的重要课题之一。
为了提高塑料制品的韧性，一般采用添加橡胶或弹性体的方法，可以达到增韧改性的目的，但却损害了材料宝贵的刚性性能，而且材料的加工性能和耐热性能将会降低。20世纪90年代，人们通过大量的实验发现，在塑料中填充较大量的超细碳酸钙粒子后，塑料不仅刚性不受损害，韧性也得到大幅度的提高，最大可提高2~3倍。改变了以往填充改性塑料必须以牺牲某种力学性能为代价、改性塑料的力学性能随填料填充量的增加而下降的状况。过去对无机填料表面活化处理一般采用铝酸酯、钛酸酯、硅烷和酸式亚磷酸脂等偶联剂，与载体树脂、润滑剂混合后，在熔融状态下进行表面活化处理。新的表面活化处理工艺除采用偶联剂外，还根据最终塑料制品的成型工艺和使用性能要求，选择添加一定量的增塑剂、增容剂和分散剂等，而且是常温下在高搅机内进行冷包覆。
如果加碳纤维，同样可以提高强度，增强韧性，导电性，质量轻，价格贵。
如果加玻璃纤维，提高强度，增强韧性，不增强导电性，强度和韧性的增强不如钢纤维和碳纤维。 价格便宜。
