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[经验知识] [科普向]聊聊碳纤维复合材料的树脂配方

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 楼主| 发表于 2019-1-21 20:42:33 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
声明:本文为原创文章,发自中羽在线。未经许可,严禁转载与抄袭!
       笔者在昨天发了一篇帖子,题目为“【讨论】碳纤维禁运是否造成了YY与李宁羽毛球拍的根本差异?”,引起了大家的热烈讨论。但是在回帖中,我发现有很多人对碳纤维的树脂配方、碳布编织与碳纤维等级方面存在一些误区,想发一些帖子和大家讨论一下这方面的事情。打算每一个方向发一个帖子,以免大家觉得太长看不下去。

      先说说我为什么会了解到碳纤维工业的一些概念与状况。首先笔者是一只材料狗,当年就是因为碳纤维这种材料的神奇才去学的材料专业。第二是因为我同时混羽毛球圈与自行车圈,而自行车企业对自身使用的材料与制备工艺,相对于羽毛球工业来说要透明的多。所以很多时候,自行车爱好者都可以在美骑看到很多关于材料使用与工厂制备的科普文,而在羽毛球这边就很难看到,于是笔者就想来分享一下自己了解的东西。

      这篇帖子来聊聊树脂配方。回帖中提到树脂最多的就是说“碳纤维本身强度只是一部分,树脂配方才是核心”,“树脂配方是各家保密的,这个才对手感影响大”。这样的想法是存在很大误区的。

      第一有很多厂家根本就不会使用自己的树脂。他们会直接向厂家购买“碳纤维预浸布”,也就是已经浸渍了环氧树脂的碳纤维。预浸布除了需要低温保存以及有一定保质期限(环氧树脂会在低温下自发发生缓慢的固化)以外,并没有什么缺点,使用也很方便。所以只有少数厂家出于成本考虑,比如台湾Giant(不熟悉自行车界的同学只需要知道这是一个值得我们骄傲的中国品牌),会自己生产预浸布。又或者自己的树脂配方实在很牛逼,那可能也会选择自己浸渍树脂。

      第二,厂家使用的碳纤维决定了成品碳纤维复合材料强度的上限。我们拿到手的碳纤维产品全称应该叫“碳纤维增强环氧树脂基复合材料”,就是以环氧树脂(说白了就是塑料)为基体,碳纤维为增强体的材料。那你想,要是没有碳纤维对强度进行增强,光一块塑料能达到什么强度?环氧树脂在碳纤维中的作用是粘附与固定碳纤维,厂家升级树脂配方的目的都是为了最大限度的发挥碳纤维的性能。拿着T800的碳纤维是无论如何都做不出T1000的强度的。

      第三则说到环氧树脂配方进化的方向。一个方向是提高环氧树脂对碳纤维的粘附力(这方面可能专业术语多点)这个方面可以说需要碳纤维与环氧树脂共同的努力。由于碳纤维极性低,不利于环氧树脂的粘附,所以碳纤维在生产的时候就要进行表面氧化,以增加它表面的羟基、醛基、羧基的数量,提高极性以便于和环氧树脂粘附。而环氧树脂则要通过更改本体与固化剂的配方,提高固化后的极性,或者令其更容易与碳纤维表面基团反应。也有厂家通过在环氧树脂中加入富勒烯、碳纳米管等增加其与碳纤维的相容性、致密程度等以提高性能。另一个方向则是要减少环氧树脂的用量。因为在碳纤维复合材料中,环氧树脂是低强度的,而碳纤维是高强度的。所以如果能使用更少的环氧树脂就达到相同的粘附、固化效果,那么就能够提高复合材料中高强度的碳纤维的比重。这样,厂家就可以实现在相同强度下重量更轻,或者在相同重量下使用更多碳纤维以增加强度的设想。

      所以总结一下,环氧树脂是否会对碳纤维复合材料成品的强度产生影响?那当然是会产生影响的,但是碳纤维才是材料中的主菜,而环氧树脂只是辅料。当然要是有人能在相同的工艺条件下用T800和牛逼树脂把人家T1000的强度比下去了,那我就只能跪在地上大喊爸爸了,也衷心希望中国能多出几个这样的科学家。

相关阅读:碳纤维禁运是否造成了YY与李宁羽毛球拍的根本差异?
相关阅读:聊聊碳纤维生产中所谓的“碳布编织”骗局

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发表于 2019-1-21 20:47:34 | 只看该作者
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不明觉厉
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3
发表于 2019-1-21 21:05:31 | 只看该作者
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专业人士啊,这么认真细致的解说
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4
发表于 2019-1-21 21:13:37 | 只看该作者
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发表于 2019-1-21 21:14:45 发自APP客户端 | 只看该作者
学习了
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6
发表于 2019-1-21 21:47:56 | 只看该作者
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钢筋水泥沙子比例的问题,树脂很关键,各种型号的FAW和RC,抗拉强度和弹性模量以及拉伸率对成品的性能都有影响,设计时要考虑力学
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7
发表于 2019-1-21 21:59:25 | 只看该作者
好专业,赞一下~
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8
发表于 2019-1-21 22:01:40 | 只看该作者
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9
发表于 2019-1-21 22:03:18 发自APP客户端 | 只看该作者
学习一个
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10
发表于 2019-1-21 22:22:20 | 只看该作者
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比讨论CP好
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11
发表于 2019-1-21 22:32:41 | 只看该作者
本帖最后由 Legend_Frog 于 2019-1-21 23:13 编辑

环氧树脂配方及科技对手感通透性与抗扭性能影响大,波力的中端拍子有些是30T中杆,但一样有不错的抗扭性不输用了M40J(抗拉强度加强的M40,同属40T级)材料中杆的TK15(我经手了那么多拍子,波力的抗扭在同价位的里确实不错),而YY的拍中杆手感比之前胜利的木木的中杆手感通透,大家中杆虽然有些用的不是一样的碳纤维,但有些用的是相同的碳纤维手感仍有上述区别。而中杆软硬度不止取决于碳纤维刚性模量,还取决于碳布间的层叠角度(经楼主提醒修正了用词,之前措辞不当用的织纱角度),你知道中杆、框和T头部分用的碳布层叠是不同角度的吗?因为框要考虑抗磅性、T头要考虑补强,因此设计好一支球拍要考虑的因素实在是很多。连同回应你上一个帖子,碳纤维的弹性模量固然重要,但要在保证抗拉强度的前提下,还要考虑成本和可获取性,目前来看M46J应该是在这些限制条件下能获得且适用于羽毛球拍的弹性模量顶天的了。另外,TXXX全系弹性模量都不高,T700(23T)多见于低端拍,TXXX系是抗拉强度高。
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12
发表于 2019-1-21 22:33:19 | 只看该作者
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树脂会很大程度影响弹性
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13
发表于 2019-1-21 22:48:10 | 只看该作者
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学习了!!!!
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14
发表于 2019-1-21 22:52:27 | 只看该作者
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Legend_Frog 发表于 2019-1-21 22:32
环氧树脂配方及科技对手感通透性与抗扭性能影响大,波力的中端拍子有些是30T中杆,但一样有不错的抗扭性不 ...

建议你直接出一个科普贴,否则虽然你说的不是没有道理,但是总感觉是抬杠来的
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15
发表于 2019-1-21 22:55:29 | 只看该作者
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感谢感谢
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16
发表于 2019-1-21 23:25:46 | 只看该作者
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17
发表于 2019-1-22 01:10:41 | 只看该作者
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Legend_Frog 发表于 2019-1-21 22:32
环氧树脂配方及科技对手感通透性与抗扭性能影响大,波力的中端拍子有些是30T中杆,但一样有不错的抗扭性不 ...

有的术语你说错了,不要被商家的噱头蒙骗了
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18
发表于 2019-1-22 11:13:53 | 只看该作者
发自iPhone客户端
虽然现在都是 买的原厂预浸碳布   但是  大部分球拍还是 工厂回来自己织   低端的球拍一般都用adk的  中高端陶氏等等  这里面不是随便买点树脂就能做出好球拍的    对楼主来说  可能随便搭配就能做出球拍     但是要做出好球拍    不是你说的这么简单   不然  国内这么多工厂早超越yy了
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19
发表于 2019-1-22 11:41:23 | 只看该作者
科普贴顶一下
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20
发表于 2019-1-22 13:31:13 | 只看该作者
题主可以概述下目前市面上流通的球拍都由哪些碳纤维制作的么?只需要让我有个大概的了解就可以了,这方面网上查的只有碳纤维构成,无具体纤维类型

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