新型建筑用碳纤维复合材料的注塑成型与工艺优化

于霞

摘要：近几年我国建筑行业也在不断实现发展模式的调整，一些新的建筑技术或者建筑材料被纳入到实际的建筑工程中去，使得建筑工程的效益得到不断提升。也就是说新型建筑用的材料或者技术方案，与建筑工程的效益是挂钩的，与未来我国建筑行业的可持续发展也是存在关联的。由此积极对于新型建筑用碳纤维复合材料的注塑成型和工艺优化问题进行探讨，是很有价值的。

关键词：新型建筑材料;复合材料;注塑成型

建筑行业在不断创新的过程中，会将焦点放在新型材料，新型设备，新型技术方案的使用上，而作为资源消耗性的建筑行业，其可能首先关注的就是使用更加理想的建筑材料。新型建筑用碳纤维复合材料，在建筑行业的多个环节都有着巨大的应用价值，很多建筑企业开始将其纳入到实际的建筑采购单上，这意味着该材料具备先进性。而作为建筑用碳纤维复合材料而言，需要不断实现生产工艺的调整，优化技术方案，由此进入到更加理想的生产制作中去。

1.建筑用碳纤维复合材料的优势分析

碳纤维作为纤维状态的材料，其化学成分中碳含量分数在90%以上，由此形成的复合材料有着很强的性能优势：高比强度，高比模量，耐高温和低温，耐腐蚀性，耐疲劳，抗蠕变，导电性能和传热性能也更加优质，不仅仅可以在结构材料承载负荷中发挥效能，还可以扮演功能材料的角色。这种材料的生产工艺比较复杂，因为是多技术多学科之间的融合，一般情况下是在各种纤维作为原丝，经过氧化碳化高温处理之后生产出来的产品。

碳纤维复合材料在多种领域和产业中都有着十分广泛的应用，并且因为其自身独特的优势，其市场需求还处于不断增长的狀态。下图1为CCeV对于全球碳纤维市场需求量进行统计得出的发展趋势图。从实际全球碳纤维市场需求结构来看，当前建筑行业的占比仅仅为4%，但是从整个行业的应用现状来看，这个比例很有可能在未来处于不断增长的趋势。由此在建筑行业中使用更加先进的碳纤维复合材料，就需要对于实际碳纤维复合材料的工艺生产技术方案进行更新，由此进入到更加理想的碳纤维复合材料应用格局。

也就是说未来碳纤维复合材料在建筑行业中的应用将会展现出规模化的特点，此时就需要确保实际碳纤维含量和注塑成型工艺朝着更加规范化的方向发展，此时对于生产制造企业而言，就需要实现对应工艺参数的合理设定，确保对应生产出来的复合材料产品各方面的性能能够更加优质。

2.碳纤维复合材料注塑成型和工艺分析

此次我们以大连国瑞炭材料有限公司生产的聚碳酸脂和日本东丽公司T700SC碳纤维为原料，以注塑成型工艺的方式，来进行对应碳纤维复合材料的生产，对于实际生产过程和结果进行归结，由此客观的分析实际碳纤维复合材料注塑成型和工艺存在的问题。因为碳纤维复合材料的特殊性，需要特定的建筑用薄壁零件，还需要选择对应的形状和尺寸，据此设计出对应的模具。本次模具使用的是45碳钢，采取一模一腔的方式来进行。主要从溶体温度，注射压力，保压压力，注射时间四个思维来进行评定，关注的是碳纤维复合材料的翘曲总变形的程度，体积收缩率的大小，缩痕的大小参数。设定四个组别的数据，确定实际的工业参数得以界定，然后按照实际的工艺参数来进行施工。

在此基础上采取正交试验的方式来进行对比分析，结果发现如下的结论：对翘曲总变形影响最大的是溶体的温度，接着是保压的压力，再者是注射时间。依照实际翘曲总变形为基本考核指标，实际碳纤维复合材料的最佳注塑成型的工艺方案得以确定，最终的工艺参数为：溶体温度为305度，注射压力为155MPa，保压压力为86MPa，注射时间为3秒钟。

以体积收缩率为考核基准，对于其产生最大影响的是溶体的问题，接着是注射的压力，再者就是注射的时间，从这个角度来看，建筑用碳纤维复合材料的注塑工艺方案也得以界定，实际的参数为：溶体温度为305度，注射压力位185MPa，实际的保压压力位85MPa，注射的时间为3秒。

以缩痕为基本指标，最大的影响因素为溶体温度，接着是保压压力，再者是注射时间。此时也可以得出对应的最佳施工工艺方案，实际的参数为溶体温度为305度，注射压力为155MPa，保压压力为85MPa，注射时间为3秒钟。

接着使用综合平衡法对于上述指标的顺序进行排序组合，依照理论知识和实践经验，对于实际的结果进行归结，由此可以得出更加理想的注塑成型工艺参数组合，继而对于实际的工业参数进行界定，这将成为后续实现新型建筑用碳纤维材料注塑成型和工艺优化的依据。

3.碳纤维复合材料注塑成型和工艺优化策略

从上述碳纤维复合材料注塑成型和工艺优化的过程来看，实际碳纤维复合材料优质性能的发挥，还需要做好其他各个方面的工作，由此才能够切实的发挥对应材料在促进建筑工程质量和效益提升中的效能。详细来讲述，主要可以归结为如下几个方面：

3.1建立碳纤维复合材料注塑生产工艺标准和规范

在一定时间段下，建筑用碳纤维复合材料的注塑生产工艺是相对固定的，这对于满足实际规模化生产而言是很有必要的。也就是说，要积极建立碳纤维复合材料注塑生产工艺标准，将其归结为国家标准，行业标准和企业标准，妥善处理好这些标准之间的关系，然后在实际生产订单上进行备注，这样可以更快的形成对应的生产机制与实际的市场需求保持吻合。当然在实现实际生产工艺标准和规范制定的过程中，需要发挥多方面行为主体的效能，行业协会，重点企业，企业生产工人，科研机构等，都应该积极主动的在此过程中发挥效能，针对于实际标准的构建，可以积极去借鉴国外的优秀经验，考虑到未来我国在此行业中的不断发展和进步，确保实际的工艺生产标准是合情合理的，是能够引导建筑用碳纤维复合材料产业朝着更加理想方向发展的。依靠这样的方式，可以使得碳纤维复合材料的注塑生产工艺朝着更加规范和标准的方向发展，这对于迅速的实现市场份额的占据而言，也是至关重要的。

3.2注重碳纤维复合材料生产工艺的研发投入

从上述实验的过程可以看出，碳纤维复合材料生产工艺需要在不断的探索中进行优化，当前在此方面取得的成就，就是之前在此领域的研发投入产生的结果。从这个角度来看，要继续加大对于碳纤维复合材料生产工艺的研发投入。为此需要积极做好如下几个方面的工作：其一，国家将碳纤维复合材料产业作为高新技术产业来发展，积极建立对应的扶持机制，发挥自身在各项科研资源，资金资源，项目资源配置中的效能，使得实际的宏观研发体系得以构建;其二，鼓励更多的此领域的专家参与到实际的项目研发中去，可以与企业一起来进行研讨，结合实际生产工艺诉求来进行对应方案的调试，继而确保的研发方向是符合企业未来发展诉求的;其三，要对于在此方面有着突出表现的企业或者个人进行表扬，注重其知识产权的保护，建立知识产权保护机制，确保碳纤维复合材料的研发环境朝着更加理想的方向发展和进步;其四，要建立完善的产学研相互结合的机制，确保在对应的平台上可以引导实际项目的开展，研究的成果可以迅速的融入到实践生产中去，继而迅速的展现出工艺优化对于市场产品体系完善的影响力，这对于各个方面效能的发挥而言，都是很有帮助意义的。

4.结语

由此可见，新型建筑用碳纤维材料生产工艺的不断优化，是引导碳纤维材料产业化发展的重要节点，也是改变我国建筑行业发展模式的重要路径，在此过程中我们需要正确看待此问题，然后积极进行多维度的部署，继而确保实际的新型建筑用碳纤维材料生产工艺朝着更加优质的方向发展。很明显，为了达到这样的目标，还需要培养一大批这样的优秀研發和设计人才，懂得在生产实践优化的过程中发挥自己的效能。

参考文献

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