未开启屏蔽访客功能,允许调试
碳纤维制品可谓是广泛的分布在我们的生活中,碳纤维是我们制造很多日常用品的很好的材料。那么,什么是碳纤维呢,碳纤维有哪些特点呢,碳纤维跟其他普通的材料相比,有哪些优点呢。其实,碳纤维是有很多种类的,那么,碳纤维有哪些分类,各种不同的分类有哪些优点特性呢?现在小编就来给大家一一介绍一下,希望可以帮助大家了解碳纤维。
什么是碳纤维?
碳纤维(carbon fiber,简称CF),是一种含碳量在95%以上的高强度、高模量纤维的新型纤维材料。它是由片状石墨微晶等有机纤维沿纤维轴向方向堆砌而成,经碳化及石墨化处理而得到的微晶石墨材料。碳纤维“外柔内刚”,质量比金属铝轻,但强度却高于钢铁,并且具有耐腐蚀、高模量的特性,在国防军工和民用方面都是重要材料。它不仅具有碳材料的固有本征特性,又兼备纺织纤维的柔软可加工性,是新一代增强纤维。
碳纤维具有许多优良性能,碳纤维的轴向强度和模量高,密度低、比性能高,无蠕变,非氧化环境下耐超高温,耐疲劳性好,比热及导电性介于非金属和金属之间,热膨胀系数小且具有各向异性,耐腐蚀性好,X射线透过性好。良好的导电导热性能、电磁屏蔽性好等。
碳纤维与传统的玻璃纤维相比,杨氏模量是其3倍多;它与凯夫拉纤维相比,杨氏模量是其2倍左右,在有机溶剂、酸、碱中不溶不胀,耐蚀性突出。
碳纤维有哪些分类?
碳纤维按原料来源可分为聚丙烯腈基碳纤维、1K碳纤制作的管沥青基碳纤维、粘胶基碳纤维、酚醛基碳纤维、气相生长碳纤维;按性能可分为通用型、高强型、中模高强型、高模型和超高模型碳纤维;按状态分为长丝、短纤维和短切纤维。
按力学性能分为通用型和高性能型。通用型碳纤维强度为1000兆帕、模量为100G帕左右。高性能型碳纤维又分为高强型(强度2000兆帕、模量250G帕)和高模型(模量300G帕以上)。强度大于4000兆帕的又称为超高强型;模量大于450G帕的称为超高模型。
随着航天和航空工业的发展,还出现了高强高伸型碳纤维,其延伸率大于2%。用量最大的是聚丙烯腈PAN基碳纤维。
市场上90%以上碳纤维以PAN基碳纤维为主。
由于碳纤维神秘的面纱尚未完全揭开,人们还不能直接用碳或石墨来制取,只能采用一些含碳的有机纤维(如尼龙丝、腈纶丝、人造丝等)为原料,将有机纤维与塑料树脂结合在一起炭化制得碳纤维。
PAN基碳纤维
PAN基碳纤维的生产工艺主要包括原丝生产和原丝碳化两个过程:首先通过丙烯腈聚合和纺纱等一系列工艺加工成被称为“母体“的聚丙烯腈纤维或原丝, 将这些原丝放入氧化炉中在200到300℃进行氧化,还要在碳化炉中,在温度为1000到2000℃下进行碳化等工序制成碳纤维。
沥青基碳纤维
美国发明了纺织沥青基碳纤维用的含有基金属中间相沥青,原丝经稳定化和碳化后,碳纤维的拉伸强度为3.5G帕,模量为252G帕;法国研制了耐热和高导电的中间相沥青基碳纤维;波兰开发了新型金属涂覆碳纤维的方法,例如涂覆铜的沥青基碳纤维是用混合法制成,先用铜盐与各向同性煤沥青混匀,进行离心纺丝,在空气中稳定化并在高温氢气中处理,得到合金铜的碳纤维。 世界沥青基碳纤维的生产能力较小,国内沥青基碳纤维的研究和开发较早,但在开发、生产及应用方面与国外相比有较大的差距。
碳纤维按产品规格的不同被划分为宇航级和工业级两类,亦称为小丝束和大丝束。通常把48K以上碳纤维称为大丝束碳纤维,包括360K和480K等。宇航级碳纤维初期以3K为主,逐渐发展为12K和24K,主要应用于国防军工和高技术,以及体育休闲用品,像飞机、导弹、火箭、卫星和钓鱼杆、球杆球拍等。工业级碳纤维应用于不同民用工业,包括:纺织、医药卫生、机电、土木建筑、交通运输和能源等。
以上,小编给大家详细介绍了碳纤维是什么,并将碳纤维与普通的材料进行对比,让大家更加清楚的了解了碳纤维的材质的特点以及碳纤维的优点,这些都是它使用广泛的一个很大的原因。小编还介绍了几种不同的碳纤维的种类以及其对应的特点,碳纤维的产品在我们的日常生活中应用是较为广泛,它的产品还是值得消费者去购买的,希望小编的介绍可以帮到大家。
玻璃纤维复合材料通常指:玻璃钢。玻璃钢亦称作GFRP,即纤维强化塑料,一般指用玻璃纤维增强不饱和聚酯、环氧树脂与酚醛树脂基体。以玻璃纤维或其制品作增强材料的增强塑料,称谓为玻璃纤维增强塑料,或称谓玻璃钢,注意与钢化玻璃区别开来。由于所使用的树脂品种不同,因此有聚酯玻璃钢、环氧玻璃钢、酚醛玻璃钢之称。质轻而硬,不导电,性能稳定.机械强度高,收利用少,耐腐蚀。可以代替钢材制造机器零件和汽车、船舶外壳等。玻璃钢别名玻璃纤维增强塑料,俗称FRP(Fiber Reinforced Plastics),即纤维增强复合塑料。根据采用的纤维不同分为玻璃纤维增强复合塑料(GFRP),碳纤维增强复合塑料(CFRP),硼纤维增强复合塑料等。它是以玻璃纤维及其制品(玻璃布、带、毡、纱等)作为增强材料,以合成树脂作基体材料的一种复合材料。纤维增强复合材料是由增强纤维和基体组成。纤维(或晶须)的直径很小,一般在10μm以下,缺陷较少又较小,断裂应变约为千分之三十以内,是脆性材料,易损伤、断裂和受到腐蚀。基体相对于纤维来说,强度、模量都要低很多,但可以经受住大的应变,往往具有粘弹性和弹塑性,是韧性材料。
1免蒸泡沫混凝土砌块砖泡沫混凝土砌块(又称免蒸压加气块)属于加气混凝土砌块的一种,其外观质量、内部气孔结构、使用性能等均与蒸压加气混凝土砌块基本相同。这是一种新型节能环保墙体材料,具有轻质高强,减轻建筑物负荷;良好的抗压性能;抗震性好;不开裂、使用寿命长;抗水性能好的突出特点2水泥发泡外墙保温装饰一体板外墙保温装饰一体板将装饰和保温施工合二为一,节约了近十道工序,大大节约了施工时间,相对于传统保温方法,缩短60%的工期,施工效率提高一倍。通过先进安装体系与墙体相互配合,形成低碳节能、装饰、防水、防霉、防火与建筑一体的美观效果。3水泥发泡轻质复合隔墙板水泥发泡轻质隔墙板利用水泥发泡作为芯材,制作而成的轻质隔墙板,具备承重、隔音、防火等特点,是一种新型隔墙材料。广泛用于建筑内墙、外墙、屋面、围墙隔断填充,可加快建设速度,减轻劳动强度,降低工程造价,有效提高建筑使用面积。4太空板{屋面、墙体}太空板是由钢边框或预应力混凝土边框、钢筋桁架、发泡水泥芯材、上下水泥面层(含玻纤网)复合而成的集承重、保温、轻质、隔热、隔声、耐火等优良性能于一身的新型节能、绿色、环保型建筑板材。5防水复合石木地板由于普通木质地板防水性能差,遇到水便会膨胀、变形,因此,用户不得不将卫生间铺满冰冷、坚硬的瓷砖或者石材。现在他们便有了新的选择,防水实木地板的出现则令人眼前一亮。因为能够长期耐受水分的侵蚀而不发生任何性状改变,这款地板也被人称为“卫生间地板”。6无梁楼板水泥发泡模壳为组合式一次性模板,省去大型大梁,减少了内柱,从而使得建筑的有效空间大大增加,层高也相应降低,打破了常规楼板因跨度大,需增加板厚,增加混凝土和用钢量,造价高等不经济的传统作业法。7水泥发泡防火门芯板水泥发泡防火门芯板是新一代防火填充材料,具有不燃、防火耐火、隔热性能好、耐水浸泡不散、环保、轻质、隔音等特点。制品燃烧性能达a1级,不腐蚀各种材质的门板,性能指标优于传统的防火材料(硅酸铝、岩棉、菱镁发泡)是很好的环保替代产品。8防火彩钢板水泥发泡防火彩钢板设备是以发泡水泥为芯材,是同类(夹芯板系列)中耐火性能最强的一种新型防火板材。广州欧复发泡水泥彩钢板具有自重轻、保温隔热、美观耐用、抗震性好、施工速度快等特点,是一种集承重、保温、防水、装修于一体的新型围护结构材料 。9抗震结构钢材抗震钢结构房屋建设方便快捷,采用标准化、模块化、工厂化制作,现场施工工作量小。防震钢钢结构房屋能抗8级以上地震,修建时污染小,节能环保,还防雷防蚀。并且,钢结构本身还可以反复利用,以后改造和拆迁重建都很方便,相当于储备了钢材。10新型人造麦秸板这种以优质天然麦草为原料的板材,使用无甲醛的异氰酸酯黏合剂,不仅在强度、美观和环保价值方面超越传统木质板材。采用独特的生产工艺,其板材在强度、稳定性、纹理、握钉力等方面有着优异表现。
新型聚酯纤维由有机二元酸和二元醇缩聚而成的聚酯经纺丝所得的合成纤维。就是俗称的涤纶,被广泛运用于服饰面料,涤纶有优良的耐皱性、弹性和尺寸稳定性、绝缘性能好、用途非常的广泛,适用于男女老少的衣着。
具有较高的强度与弹性恢复能力。因此,其坚牢耐用、抗皱免烫。
吸湿性较差,穿着有闷热感,同时易带静电、沾污灰尘,影响美观和舒适性。不过洗后极易干燥,且湿强几乎不下降,不变形,有良好的洗可穿性能。
聚酯面料是合纤织物中耐热性最好的,具有热塑性,可制做百褶裙,褶裥持久。同时,聚酯面料的抗熔性较差,遇着烟灰、火星等易形成孔洞。因此,穿着时应尽量避免烟头、火花等的接触。
聚酯面料的耐光性较好,除比腈纶差外,其耐晒能力胜过天然纤维织物。尤其是在玻璃后面的耐晒能力很好,几乎与腈纶不相上下。
聚酯面料耐各种化学品性能良好。酸、碱对其破坏程度都不大,同时不怕霉菌,不怕虫蛀。
参考资料
环球塑化:http://www.pvc123.com/news/jzxw.html
碳纤维是含碳量在95%以上的高强度、高模量纤维的新型纤维材料。具有耐高温、抗摩擦、导电、导热及耐腐蚀等特性,外形呈纤维状、柔软、可加工成各种织物,由于其石墨微晶结构沿纤维轴择优取向,因此沿纤维轴方向有很高的强度和模量。
碳纤维是含碳量在90%以上的高强度、高模量纤维的新型纤维材料。耐高温居所有化纤之首。用腈纶和粘胶纤维做原料,经高温氧化碳化而成。是制造航天航空等高技术器材的优良材料。具有耐高温、抗摩擦、导电、导热及耐腐蚀等特性 外形呈纤维状、柔软、可加工成各种织物,由于其石墨微晶结构沿纤维轴择优取向,因此沿纤维轴方向有很高的强度和模量。碳纤维的密度小,因此比强度和比模量高。碳纤维的主要用途是作为增强材料与树脂、金属、陶瓷及炭等复合,制造先进复合材料。碳纤维增强环氧树脂复合材料,其比强度及比模量在现有工程材料中是最高的。
现代碳纤维工业化的路线是前驱纤维炭化工艺法,制造碳纤维用的原纤维名称化学组分碳含量/%碳纤维收率/%黏胶纤维(C6H10O5)n4521~35聚丙烯腈纤维(C3H3N)n6840~55沥青纤维C,H9580~90采用这3种原纤维制造炭纤维的流程都包括:稳定化处理(在200~400℃空气,或用耐燃试剂等化学处理),碳化(400~1400℃,氮气)和石墨化(1800℃以上,氩气气氛下)。为了提高炭纤维与复合材料基质的粘接性能需进行表面处理、上浆、干燥等工序。
另一种制造碳纤维的方法是气相生长法。将甲烷与氢的混合气体在催化剂的存在下,于1000℃高温下反应,可制得不连续的短切碳纤维,最大长度可达50 cm。其结构不同于聚丙烯腈基或沥青基碳纤维,易石墨化,力学性能良好,导电性高,易形成层间化合物。
PTT聚酯系列:短纤、毛条、长丝;纤维素纤维系列:天竹、圣麻、polynosic纤维,纱线;珍珠纤维、甲壳素纤维,纱线;功能性纤维系列:竹炭纤维、吸湿快干纤维及纱线;抗菌、阻燃、负离子纤维及纱线;绿色环保系列:再生涤纶DTY/FDY;Tencel/Lyocell/Modal纱线;有机棉、玉米纤维;高支亚麻混纺纱线;涂料染色纱。