碳纖維布基本知識

1、.碳纖維布基本知識用途：碳纖維布與結(jié)構(gòu)膠配套使用成為碳纖維復(fù)合材料，適用于混凝土結(jié)構(gòu)、木質(zhì)結(jié)構(gòu)的加固，可有效提高構(gòu)件的承載力、抗震性能和耐久性。是處理下列工程問題的優(yōu)秀備選方案：1、建筑物使用荷載增加；2、工程使用功能改變；3、材料老化；4、混凝土強(qiáng)度等級低于設(shè)計(jì)值；5、結(jié)構(gòu)裂縫處理；6、惡劣環(huán)境服役構(gòu)件修繕、防護(hù)。其他用途：人造衛(wèi)星、飛機(jī)、火箭、體育用品、工業(yè)產(chǎn)品等眾多領(lǐng)域。特點(diǎn)：1、碳纖維抗拉強(qiáng)度高，高于普通鋼10-15倍；2、耐酸堿，抗腐蝕，適宜在惡劣環(huán)境中服役；與結(jié)構(gòu)膠配合使用，能阻止有害介質(zhì)浸滲，對內(nèi)部結(jié)構(gòu)起保護(hù)作用；3、比重是鋼材的23%，基本不增加構(gòu)件自重，不改變構(gòu)件截面尺寸；4

2、、可彎曲纏繞成型，對各類曲面、異型構(gòu)件加固優(yōu)勢更為顯著；5、可任意剪裁，易粘貼，施工質(zhì)量易于保證。不需大型施工機(jī)具，可搭接粘結(jié)任意延長，無明火作業(yè)，施工工期短。 碳 素 纖 維 布 技 術(shù) 指 標(biāo)碳絲密度（g/cm3）1.8紗束線密度（g/1000m）800每束紗含單絲數(shù)目（根）12000紗束型號12K幅寬（mm）100，200，300，500，1000，1500常備規(guī)格（g/m2）200，300計(jì)算厚度（mm）0.111（200g/m2），0.167（300g/m2）出廠包裝（m/卷）100抗拉強(qiáng)度（MPa）3400彈性模量（MPa）210000伸長率(%)1.5注意事項(xiàng)直接接觸絲屑對人體有

3、刺激性碳纖維布使用說明碳纖維布均與配套結(jié)構(gòu)膠配合使用,形成高性能復(fù)合材料。碳纖維加固工藝流程：構(gòu)件表面處理粘貼面修補(bǔ)找平 (若平整，此步驟可省去)涂底膠卸荷(根據(jù)實(shí)際情況和設(shè)計(jì)要求，此步驟有時省去)配置面膠和裁剪碳纖維布粘貼碳纖維布固化檢驗(yàn)維護(hù)1.構(gòu)件表面處理2.粘貼面修補(bǔ)找平(若平整，此步驟可省去)3.配置底膠4.卸荷(根據(jù)實(shí)際情況和設(shè)計(jì)要求，此步驟有時省去)5.配置面膠和裁剪碳纖維布6.粘貼碳纖維布7.固化8.檢驗(yàn)9.維護(hù)碳纖維發(fā)展簡史1860年，斯旺制作碳絲燈泡1878年，斯旺以棉紗試制碳絲1879年，愛迪生以油煙與焦油、棉紗和竹絲試制碳絲（持續(xù)照明45小時）1882年，碳絲電燈實(shí)用化1

4、911年，鎢絲電燈實(shí)用化1950年，美國right-Patterson空軍基地開始研制黏膠基碳纖維1959年，美國公司生產(chǎn)低模量黏膠基碳纖維“hornel25”，日本大阪工業(yè)試驗(yàn)所的進(jìn)藤昭男發(fā)明了基碳纖維1962年，日本碳公司開始生產(chǎn)低模量基碳纖維（.噸/月）1963年，英國皇家航空研究所（）的瓦特和約翰遜成功地打通了制造高性能基碳纖維（在熱處理時施加張力）的技術(shù)途徑1964年，英國Courtaulds,Morganite和Roii-Roys公司利用技術(shù)生產(chǎn)基碳纖維1965年，日本群馬大學(xué)的大谷杉郎發(fā)明了瀝青基碳纖維美國公司開始生產(chǎn)高模量黏膠基碳纖維（石墨化過程中牽伸）1970年，日本吳羽化學(xué)

5、公司生產(chǎn)瀝青基碳纖維（噸/月），日本東麗公司與美國進(jìn)行技術(shù)合作1971年，日本東麗公司工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)PAN基碳纖維（1噸/月），碳纖維的牌號為T300，石墨纖維為M401972年，美國Hercules公司開始生產(chǎn)PAN基碳纖維日本用碳纖維制造釣竿，美國用碳纖維制造高爾夫球棒1973年，日本東邦人造絲公司開始生產(chǎn)PAN基碳纖維（0.5噸/月） 日本東麗公司擴(kuò)產(chǎn)5噸/月1974年,碳纖維釣竿、高爾夫球棒迅速發(fā)展日本東麗公司擴(kuò)產(chǎn)13噸/月1975年,碳纖維網(wǎng)球拍商品化美國UCC公司公布利用中間相瀝青制造高模量瀝青基碳纖維“ThornelP” 美國UCC的高性能瀝青基碳纖維商品化1976年,東邦人造絲公

6、司與美國塞蘭尼斯進(jìn)行技術(shù)合作住友化學(xué)與美國赫格里斯（Hercules）成立聯(lián)合公司1979年,日本碳公司與旭化成工業(yè)公司成立旭日碳纖維公司1980年,美國波音公司提出需求高強(qiáng)度、大伸長的碳纖維1981年,臺灣臺塑設(shè)立碳纖研究中心，日本三菱人造絲公司與美國Hitco公司進(jìn)行技術(shù)合作1984年,臺灣臺塑與美國Hitco公司進(jìn)行技術(shù)合作，日本東麗公司研制成功高強(qiáng)中模碳纖維T8001986年,日本東麗公司研制成功高強(qiáng)中模碳纖維T10001989年,日本東麗公司研制成功高模中強(qiáng)碳纖維M601992年,日本東麗公司研制成功高模中強(qiáng)碳纖維M70J,楊氏摸量高達(dá)690GPa 碳纖維生產(chǎn)技術(shù)路線及應(yīng)用領(lǐng)域按原料

7、體系的不同，碳纖維主要分為：黏膠基碳纖維、聚丙烯腈基碳纖維和瀝青基碳纖維。一、黏膠基碳纖維黏膠基碳纖維主要用于耐燒蝕材料和隔熱材料，目前, 黏膠基碳纖維仍占據(jù)著其他碳纖維不可取代的地位，是重要的戰(zhàn)略物資。在民用市場方面，利用其柔軟與導(dǎo)電性制作電熱產(chǎn)品，利用其孔隙結(jié)構(gòu)發(fā)達(dá)和容易調(diào)控的特性制造活性碳纖維系列制品,是良好的環(huán)保材料和醫(yī)用衛(wèi)生材料。黏膠基碳纖維的產(chǎn)量不足世界碳纖維總產(chǎn)量的1%，它雖然不會有大的發(fā)展,但也不會被徹底淘汰出局。二、聚丙烯腈基碳纖維聚丙烯腈基碳纖維是目前的主流，占據(jù)了主要的市場費(fèi)額：1、瓦特的技術(shù)突破打通了制造高性能碳纖維的通道；2、PAN原絲質(zhì)量是制造高性能碳纖維的前提；3

8、、一條龍生產(chǎn)線得到發(fā)展， 世界上幾條著名的PAN基碳纖維生產(chǎn)線大多是從原絲開始，直到碳纖維以及中、下游產(chǎn)品開發(fā)。例如：日本東麗、東邦、三菱人造絲公司，美國的赫克利公司和阿莫科公司，以及中國臺灣地區(qū)的臺塑都是從聚合、紡絲開始，國外原絲主要生產(chǎn)工藝路線見下表：研制單位溶劑工藝路線紡絲方法日本東麗 日本東邦 美國 日本三菱人造絲二甲基亞砜 氯化鋅水溶液二甲基乙酰胺 二甲基甲酰胺一步法 一步法二步法 一步法濕紡 濕紡 熔紡 濕紡 濕紡日本愛克綸英國考特爾茲 日本旭化成NaSCN二甲基甲酰胺 NaSCN二甲基壓砜二步法 二步法 一步法 二步法濕紡 濕紡 濕紡 干噴濕紡當(dāng)前，基碳纖維向兩個方面發(fā)展：一是提

9、高，二是普及。提高是指小絲束碳纖維（）的質(zhì)量提高，普及是指大絲束碳纖維(48540K)的產(chǎn)量大幅度增加，價格日趨下降。三、瀝青基碳纖維1965年,日本群馬大學(xué)的大谷衫郎研制瀝青基碳纖維獲得成功，從此，瀝青成為生產(chǎn)碳纖維的新原料，是目前碳纖維領(lǐng)域中僅次于PAN基的第二大原料路線。四、碳纖維和深加工制品及其應(yīng)用概況 碳 纖 維 長 絲 預(yù)浸料 單項(xiàng)預(yù)浸料（無緯布） 雙向預(yù)浸料(帶、布)束絲預(yù)浸料 織物 二維織物 三維織物 多維織物 短切纖維 碳纖維紙粒料 微纖（研磨） 鍍、噴金屬 各種浸漬物 短切復(fù)合纖維包覆塑料 導(dǎo)線 電纜 五、碳纖維及其復(fù)合材料的應(yīng)用領(lǐng)域（一） 類別應(yīng) 用 領(lǐng) 域利用碳纖維的特

10、性航天航空飛機(jī)一次結(jié)構(gòu)材料;主翼、尾翼、機(jī)體二次結(jié)構(gòu)材料；輔翼、方向舵、升降舵內(nèi)裝飾材料：舵底板、行李架、廁所、座椅制動剎車盤、剎車片隱身材料：結(jié)構(gòu)隱身材料輕量化、耐疲勞、耐熱性宇宙飛行器衛(wèi)星：拋物面天線、太陽能電池梁、殼體結(jié)構(gòu)材料，航天飛機(jī)：機(jī)翼、頭錐、剎車盤耐磨損、導(dǎo)熱性導(dǎo)彈、火箭噴管、發(fā)動機(jī)罩、防熱材料、儀器艙、導(dǎo)彈發(fā)射筒輕量化、耐燒蝕、耐熱其他宇宙空間站、衛(wèi)星發(fā)電站、太空望遠(yuǎn)鏡輕量化、尺寸穩(wěn)定性、耐熱文體器材釣具網(wǎng)拍類高爾夫球其他釣竿、滑輪網(wǎng)球拍、羽毛球拍高爾夫球桿、棒頭冰球棒、滑雪板、自行車、賽車、賽艇、游艇、劃艇、水上劃艇、弓箭、乒乓球拍、冰球鞋輕量化、剛性、敏感性，吸能減震性碳纖

11、維及其復(fù)合材料的應(yīng)用領(lǐng)域（二） 應(yīng)用領(lǐng)域應(yīng) 用 實(shí)例利用特性醫(yī)用器材衍射儀的床板、頭托、密著板、暗合、板 假肢、假手、假眼、人造骨、人造關(guān)節(jié)、人造假牙 人造韌帶、肌腱、醫(yī)療電極、醫(yī)療熱袋高比強(qiáng)、高比模、射線透過性好、生物相容性好新能源分離油用超級離心機(jī)轉(zhuǎn)筒、核反映堆第一壁材 發(fā)動汽車構(gòu)件及儲能飛輪、風(fēng)力發(fā)動葉片 太陽能發(fā)電板、拋物面激光器、太陽能熱水器 燃料電池的電極材料、鉛電池的柵極、鋰電池電極材料 海上油田勘探和開采器材以及平臺、油、氣儲罐及管道高比強(qiáng)、高比模、線膨脹系數(shù)小、耐腐蝕、導(dǎo)電減振土木建筑高層建筑的幕墻、絕熱板、圓頂建筑的橫梁、薄材 自動門地板、防靜電地板、采暖地板 增強(qiáng)混凝土，

12、建筑物的結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)、修補(bǔ)、維修、加固 增強(qiáng)木材復(fù)合材料 超長鐵路橋、公路橋和人行橋的橋墩、隧道的加固及超強(qiáng)件，基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、建筑結(jié)構(gòu)材料，碳纖維繩索高比強(qiáng)、高比模、耐腐蝕、導(dǎo)電、加工性好汽車與火車傳動軸、片簧、發(fā)動機(jī)罩、車輪、底盤、保險(xiǎn)桿、制動器 壓縮天然氣罐（）、消聲壁（隔音墻） 賽車底盤、氣體及制動器 線性發(fā)動機(jī)牽引機(jī)車、超導(dǎo)列車的支撐件、集裝箱 高速列車車廂及制動器、轉(zhuǎn)向架構(gòu)件、自動轉(zhuǎn)動軸高比強(qiáng)、高比模、減振吸能、耐疲勞、耐腐蝕、耐磨損電子電氣及儀器電視天線、拋物面天線、非磁性導(dǎo)線、面狀發(fā)熱體 大型電波望遠(yuǎn)鏡、光學(xué)儀器、攝象機(jī)、半導(dǎo)體支架 計(jì)算機(jī)和傳真機(jī)等的電磁屏蔽材料、艦船通訊室設(shè)施 拾音臂、揚(yáng)聲器喇叭、滑動班、磁頭罩、車器構(gòu)件 靜電消除