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石墨烯增强聚合物复合材料的成型技术

I目录

■CONTENTS

第一部分石墨烯增强复合材料成型技术概述2

第二部分熔融加工技术：注塑、挤出4

第部分溶液加工技术：溶液浇铸、纺丝7

第四部分原位聚合法：化学气相沉积、原子层沉积9

第五部分增材制造技术：3D打印、熔融沉积成型12

第六部分石墨烯取向控制对复合材料性能的影响15

第七部分纳米填充物的分散与界面优化18

第八部分成型工艺参数对复合材料性能的影响20

第一部分石墨烯增强复合材料成型技术概述

石墨烯增强聚合物复合材料成型技术概述

石墨烯增强聚合物复合材料(GRPC)因其卓越的机械性能、电学性能

和热学性能而备受关注。这些独特的性能使其在各种工业应用中具有

巨大潜力，包括航空航天、电子和汽车领域。

为了充分利用GRPC的性能，需要有效的成型技术来制造出具有所需

形状和尺寸的复杂部件。本文概述了用于GRPC加工的主要成型技

术，包括：

层压成型

层压成型是一种常用的方法，涉及将石墨炜片材与热固性或热塑性聚

合物树脂的预浸料分层。分层材料在高温和高压下压实，从而形戌具

有优异机械性能的复合材料。层压成型适用于制造各种形状和尺寸的

部件。

注塑成型

注塑成型是一种高容量成型技术，将熔融的聚合物树脂注入模具腔中。

添加石墨烯增强剂可以提高复合材料的强度、刚度和导电性。注塑成

型适合批量生产复杂形状的部件。

挤压成型

挤压成型通过将石墨烯增强树脂混合物通过模具孔挤压来产生连续

的剖面形状。该方法可用于生产具有均匀截面的管材、型材和其他复

杂结构。

3D打印

3D打印（也称为增材制造）是一种新兴技术，可用于制造具有复杂

几何形状的部件。该工艺涉及逐层沉积石墨烯增强树脂，从而形成具

有所需形状和性能的部件。

真空辅助树脂转移成型V（ARTM）

VARTM是一种低成本的成型技术，涉及将树脂真空注入预成型的石墨

烯增强纤维增强材料F（RM）中。该方法适用于制造大尺寸、轻质和

高强度部件。

树脂传递模塑R（TM）

RTM是一种闭模成型工艺，将树脂注入含有石墨烯增强FRM的封闭

模具中。高压下固化树脂，产生高纤维体积分数和优异机械性能的部

件。

微波辅助复合材料加工M（ACP）

MACP利用微波能加速GRPC的固化过程。微波照射会产生局部热量,

从而加快树脂反应并减少成型时间。MACP适用于批量生产小型、复

杂形状的部件。

此外，还有其他用于GRPC成型的创新技术，例如：

*高温注射成型F（IM）

*粉末注射成型P（IM）

*自组装技术

这些技术的不断发展为GPC的加工提供了新的可能性，使其在更广

泛的应用中具有可行性。

成型工艺选择

选择合适的成型技术取决于多种因素，包括:

*部件的形状和尺寸

*所需的机械性能

*生产批量

*成本和时间限制

通过仔细考虑这些因素，可以优化GRPC成型工艺以生产符合特定应

用要求的高性能部件。

第二部分熔融加工技术：注塑、挤出

关键词关键要点

熔融加工技术：注塑

1.材料适用性：注塑适用于加工热塑性聚合物复合材料，

如聚丙烯P（P）、聚乙烯P（E）和聚酰胺P（A）。

2.成型过程：熔融加工法首先将复合材料加热至熔融状态，

然后将其注入预制的模具中进行成型。通过控制温度和压

力，可以获得所需的形状和尺寸。

3.优点：注塑法具有效率高、产量大、自动化程度高的优

点，适用于大批量生产。此外，它还可以加工复杂几何形状

的部件。