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聚丙烯碳纤维,碳纤维是什么材料

发布时间:2020-08-02 02:34:34 人气: 来源:聚丙烯纤维

碳纤维它的缺点和优点有什么不同?

基本上不增加构件截面,而结构物自重的增加几乎可以忽略,能可靠地保证与原钢筋混凝土构件共同工作,获得优异的补强效果;在建筑结构加固上得到了普遍的应用。


2.施工便捷:占用场地少,不需大型机具,没有湿作业,无需动火,无需现场固定设施,施工工效高。


3.高耐久性:不会生锈,非常适合高酸、碱、盐及大气腐蚀环境中使用,还具有抗疲劳强度高,耐磨损、抗老化等优点。

碳纤维复合材料的特点就是质轻高强,但是加工困难,制备工艺方法多种多样,用不同工艺和不同牌号的碳纤维所获得的碳纤维制品品质相差很大,无法就你的问题作准确回答,但可以肯定的是无论从强度,韧性以及耐腐蚀性上而言都要比钢材和铝合金高许多,但是碳纤维制品一旦破损就很难修复,如一块碳纤维复材板开裂,必须将整块板材更换掉,无法通过焊接等常规手段修补。

给你提供一些碳纤维制品的应用实例:巡航导弹弹翼超高压储罐外壳超长抽油杆各种设备的外壳(短切碳纤维维)碳纤维编织体(各种结构性部件)桥梁裂纹修补材料。

如果用钢材或铝合金制造这些部件,要想保证性能的话就会导致超重和超体积的后果,无法达到最优良的效果。

碳纤维做什么用的

碳纤维具有轻质、高强、高模、耐腐蚀、导电、屏蔽性能好、吸波性高等特点,主要应用于军工、航空航天等高科技领域。

但随着经济的高速发展,碳纤维的优异性能在民用领域的应用也日益广泛。

短切碳纤维的主要应用领域包括:增强改性塑料:尼龙(PA)、聚丙烯(PP)、聚碳酸酯(PC)、酚醛(PF)、聚四氟乙烯(PTFE)、聚酰亚胺(PI)等;建筑领域:碳纤维增强水泥、导电涂料、防静电地平等;电热领域:导电纸、电热板、导电表面毡、针刺毡等;屏蔽材料:制造屏蔽烟雾、屏蔽幕墙等;隔热保温材料:碳纤维增强耐火坯和砖、碳纤维增强陶瓷等;新能源领域:燃料电池的电极等。

碳纤维和PP聚丙烯之间用什么硅烷偶联剂

现代碳纤维产业化的途径是前体纤维碳化工艺。

用这三种原纤维生产碳纤维的工艺包括稳定化处理(200-400摄氏度的空气,或用耐火试剂进行化学处理)、碳化(400-摄氏度,氮)和石墨化(摄氏度以上,在氩气氛中)。

为了提高碳纤维与复合材料基体的结合性能,需要进行表面处理、上浆和干燥等工艺。

另一种制造碳纤维的方法是气相生长。

在催化剂存在下,甲烷和氢气的混合物在度时可以发生反应。

生产最大长度为50cm的不连续短碳纤维。

其结构不同于聚丙烯腈基或沥青基碳纤维。

易石墨化,力学性能好,导电率高,形成层间化合物。

扩展资料:

碳纤维的发展:

20世纪90年代初,高性能和超高性能碳纤维问世。

预计未来的工作将致力于改进工艺、扩大生产、降低成本和开发应用程序。

一些特殊的碳纤维,如抗氧化碳纤维(提高复合材料的使用温度)、低纤维碳纤维(制作0.035mm超薄预浸带)。

高导热性和低电阻碳纤维(满足屏蔽电磁和射频干扰,并释放多余热量)、低热膨胀系数碳纤维(用于卫星天线系统、镜子等)、中空碳纤维(用于飞机制造)工业上,提高复合材料、核反应堆高温过滤介质的冲击韧性)。

随着科学和工程的发展,生物大分子血清和血浆介质的分离和活性炭纤维将得到极大的发展。

在不久的将来,气相生长碳纤维的连续生产将取得显著进展,工业化的日期也不会太远。

参考资料来源:百度百科—碳纤维

沥青基碳纤维和pn基碳纤维全面的比较及现在各自的优点和不足,谢谢

目前各国工业用的碳纤维原料有聚丙烯纤维、黏胶丝和沥青纤维三种。

聚丙烯基碳纤维性能好,碳化得率较高(50~60%),因此以聚丙烯制造的碳纤维约占总碳纤维产量的95%。

以黏胶丝为原料制碳纤维碳化得率只有20~30%,这种碳纤维碱金属含量低,特别适宜作烧蚀材料。

以沥青纤维为原料时,碳化得率高达80~90%,成本最低,是正在发展的品种。

根据使用要求和热处理温度的不同,碳纤维分为耐燃纤维、碳纤维和石墨纤维。

例如300~350℃热处理时得耐燃纤维;~℃热处理时得碳纤维,含碳量为90~95%;碳纤维经℃以上高温处理可以制得石墨纤维,含碳量高达99%以上。

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碳纤维种类有哪些?

20世纪60年代,日本科学家首先用聚丙烯纤维作原料制得了碳纤维。

现在,碳纤维一般采用腈纶或粘胶原丝,经加热、高温化学处理后制得。

碳纤维的最大优势是强度高。

在无氧的情况下,它的使用温度可高达~℃,温度越高,它就越显“英雄本色”——坚强不屈,故有“烈火金刚”之美称。

让我们具体介绍一下吧!

在540℃时,碳纤维的抗拉强度为每平方毫米110~320千克;在℃时,它的抗拉强度反而达到180~600千克;不但不减少,反而增加了。

即使在℃的高温中,碳纤维仍然能保持原来的状态。

它的另一个优势是,比重远比各种金属轻,因此,碳纤维和金属、陶瓷熔合而成的复合材料,是制造宇宙飞船、火箭、导弹和高速飞机必不可少的材料。

在美国著名的“哥伦比亚”号航天飞机上,3个火箭推进器的关键部件——喷嘴,以及最先进的MX导弹的发射管,就是用碳纤维复合材料制成的。

另一位“烈火金刚”的原名叫防燃纤维。

众所周知,棉、毛、麻、丝,都经不起火烤。

化学纤维熔点不高,也难以防燃。

石棉纤维虽能防燃,但材质过硬,穿着不舒服。

碳纤维虽能防火,可成本高。

一般的防燃服装,多数是用防火的粘合剂、特种树脂等,喷涂在织物表面制成。

尽管防燃效果不错,但衣服重量却增加了好几倍,穿在身上简直是活受罪。

那么,怎样才能使人们满意呢?

为了使衣服不怕火,可以用防燃纤维来制作。

所谓防燃纤维,是在化纤内部加入阻燃剂而制得的。

例如,在普通涤纶中,可添加金属离子阻燃剂。

用防燃化学纤维制成的服装,既像普通衣服一样轻盈柔软,又具有防火的功能,为具有特种需要的人们解除了后顾之忧。

这种新颖防燃服装特别适宜于消防人员。

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沥青基碳纤维和PAN基碳纤维有什么不同

碳纤维是一种力学性能优异的新材料,它的比重不到钢的1/4,碳纤维树脂复合材料抗拉强度一般都在Mpa以上,是钢的7~9倍,抗拉弹性模量为0~4Mpa亦高于钢。

因此CFRP的比强度即材料的强度与其密度之比可达到Mpa/(g/cm3)以上,而A3钢的比强度仅为59Mpa/(g/cm3)左右,其比模量也比钢高。

材料的比强度愈高,则构件自重愈小,比模量愈高,则构件的刚度愈大,从这个意义上已预示了碳纤维在工程的广阔应用前景,综观多种新兴的复合材料(如高分子复合材料、金属基复合材料、陶瓷基复合材料)的优异性能,不少人预料,人类在材料应用上正从钢铁时代进入到一个复合材料广泛应用的时代。

顾名思义,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。

与传统的玻璃纤维(GF)相比,杨氏模量是其3倍多;它与凯芙拉纤维(KF-49)相比,不仅杨氏模量是其2倍左右,而且在有机溶剂、酸、碱中不溶不胀,耐蚀性出类拔萃。

有学者在年将PAN基CF浸泡在强碱NaOH溶液中,时间已过去20多年,它至今仍保持纤维形态。

碳纤维是含碳量高于90%的无机高分子纤维。

其中含碳量高于99%的称石墨纤维。

碳纤维的轴向强度和模量高,无蠕变,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,耐腐蚀性好,纤维的密度低,X射线透过性好。

但其耐冲击性较差,容易损伤,在强酸作用下发生氧化,与金属复合时会发生金属碳化、渗碳及电化学腐蚀现象。

因此,碳纤维在使用前须进行表面处理。

碳纤维可分别用聚丙烯腈纤维、沥青纤维、粘胶丝或酚醛纤维经碳化制得;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兆帕(MPa)、模量为100GPa左右。

高性能型碳纤维又分为高强型(强度MPa、模量250GPa)和高模型(模量300GPa以上)。

强度大于MPa的又称为超高强型;模量大于450GPa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。

碳纤维可加工成织物、毡、席、带、纸及其他材料。

碳纤维除用作绝热保温材料外,一般不单独使用,多作为增强材料加入到树脂、金属、陶瓷、混凝土等材料中,构成复合材料。

碳纤维增强的复合材料可用作飞机结构材料、电磁屏蔽除电材料、人工韧带等身体代用材料以及用于制造火箭外壳、机动船、工业机器人、汽车板簧和驱动轴等。

碳纤维是军民两用新材料,属于技术密集型和政治敏感的关键材料。

50年代主要应用在火箭、宇航及航空等尖端科学,到80年代被广泛应用于体育器械、纺织、化工机械及医学领域。

同时,随着高性能及超高性能的碳纤维的相继出现,它应用的范围越来越广,如A380、波音77
7、美国新型主战坦克,碳纤维比重占到15%以上。

同时,随着碳纤维加工技术的普及,它的应用范围自80年代起逐渐涉及到民用方面。

到目前为止,我国各种应用占碳纤维率需求比例分别为体育30%,航空10%,工业60%。

体育用碳纤维主要应用于高尔夫棒、网球拍、赛车、弓箭、跳竿、冰球棒、游艇、赛艇、滑翔机、人力飞机、帆船桅杆、摩托车及登山用品,如登山杖、滑雪杖、攀岩头盔等。

什么是碳纤维和防燃纤维?

在纤维家族中,有一位成员不怕高温,而另一位成员不怕火烤,所以,人们称它们为“烈火金刚”。

它们是——一位成员叫碳纤维。

可别小看碳纤维,它是国防和航天工业的重要原料呢!20世纪60年代,日本科学家首先用聚丙烯纤维作原料制得了碳纤维。

现在,碳纤维一般采用腈纶或粘胶原丝,经加热、高温化学处理后制得。

碳纤维的最大特点是强度高。

在隔绝氧气的情况下,它的使用温度可高达~℃,温度越升高,它就越显“英雄本色”——坚强不屈,故有“烈火金刚”之美称。

让我们介绍得具体一些吧!在540℃时,碳纤维的抗拉强度为每平方毫米110~320千克;在℃时,它的抗拉强度反而达到180~600千克;不但不减少,反而增加了。

即使在℃的高温中,碳纤维仍然能保持原来的状态。

它的另一个特点是,比重远比各种金属轻,因而,碳纤维和金属、陶瓷熔合而成的复合材料,是制造宇宙飞船、火箭、导弹和高速飞机不可缺少的材料。

在美国著名的“哥伦比亚”号航天飞机上,3个火箭推进器的关键部件——喷嘴,以及最先进的MX导弹的发射管,就是用碳纤维复合材料制成的。

另一位“烈火金刚”的原名叫防燃纤维。

大家知道,棉、毛、麻、丝,都经不起火烤。

化学纤维熔点不高,也难以防燃。

石棉纤维虽能防燃,但质地坚硬,穿着不舒服。

碳纤维虽能防火,可成本高。

一般的防燃服装,多数用防火的粘合剂、特种树脂等,喷涂在织物表面制成。

虽然防燃效果不错,但衣服重量增加了好几倍,穿在身上简直是活受罪。

那么,怎样才能使人们如愿以偿呢?为了使衣服不怕火,可以用防燃纤维来制作。

所谓防燃纤维,是在化纤内部加入阻燃剂而制得的。

例如,在普通涤纶中,可添加金属离子阻燃剂。

用防燃化学纤维制成的服装,不仅像普通衣服一样轻盈柔软,就是碰上烈火也不会烧起来,这下可为具有特种需要的人们解除了后顾之忧。

这种新颖防燃服装特别适宜于消防人员穿着。

什么是碳纤维

碳纤维是一种碳含量超过90%的纤维状炭材料,是以有机纤维——聚丙烯晴(PAN)纤维、粘胶纤维、沥青纤维等原丝经过预氧化、碳化、石墨化等高温固相反应工艺过程制备而成,由有择优取向的石墨微晶构成,因而具有很高的强度和弹性模量(刚性)。

它的比重一般为
1.70g/cm3~
1.80g/cm3,强度为MPa~MPa,弹性模量为200GPa~400GPa,热膨胀系数接近于零,甚至可为负值(~
1.5×10的-6次方)。

优点碳纤维的轴向强度和模量高,无蠕变,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,耐腐蚀性好,纤维的密度低,X射线透过性好。

缺点
1、局部容易过热线材整体发热,发热地面不能被覆盖。

一但覆盖,被覆盖区域温度会继续升高,直至超过安全温度,损坏线材,甚至发生火灾。


2、线材耐火性差线材工作时处在冷热交替状态,常用的系材的表面防火材料的抗老化和长时间工作以后的老化对其防火性有一定的影响。

具体老化实验还没有做,也没有可信服的数据。

线材的防火能力有限,芯材一般都易燃,且燃点底。

线材一旦发生短路或者局部发热不均很容易发生严重事故。


3、高辐射由于电磁原理,不管是双芯还是单芯,工作时都有较高的辐射,虽然可以通过技术手段在一定程度上降低,但是还是对人体有一定的伤害,而且具体的伤害程度暂时还没有组织和机构对其进行研究。

所以不适合有孕妇,小孩的家庭使用。

对电子产品也有一定的影响。

聚丙烯腈与碳纤维在结构上的性能差异

一般来说,碳纤维比塑料轻,因为碳纤维是有机纤维经过高温碳化形成的,除了碳元素以外其他基本已经挥发干净了,而塑料一般来说是致密的,比重较大,纤维本来就空隙多,比塑料轻,碳化的纤维就更轻了但是也不能太绝对,要是泡沫塑料的话,就没得比了。

这样说吧,同样的强度的材料,碳纤维比塑料轻

碳纤维和PP聚丙烯之间用什么硅烷偶联剂

生产碳纤维的原料增强材料:缠绕成型用的增强材料,主要是各种纤维纱:如无碱玻璃纤维纱,中碱玻璃纤维纱,碳纤维纱,高强玻璃纤维纱,芳纶纤维纱及表面毡等。

树脂基体:树脂基体是指树脂和固化剂组成的胶液体系。

填料:填料种类很多,加入后能改善树脂基体的某些功能生产工艺:(1)原丝制备,聚丙烯腈和粘胶原丝主要采用湿法纺丝制得,沥青和酚醛原丝则采用熔体纺丝制得。

制备高性能聚丙烯腈基碳纤维需采用高纯度、高强度和质量均匀的聚丙烯腈原丝,制备原丝用的共聚单体为衣康酸等。

制备各向异性的高性能沥青基碳纤维需先将沥青预处理成中间相、预中间相(苯可溶各向异性沥青)和潜在中间相(喹啉可溶各向异性沥青)等。

作为烧蚀材料用的粘胶基碳纤维,其原丝要求不含碱金属离子。

(2)预氧化(聚丙烯腈纤维200到300℃)、不融化(沥青200到400℃)或热处理(粘胶纤维240℃),以得到耐热和不熔的纤维,酚醛基碳纤维无此工序。

(3)碳化,其温度为:聚丙烯腈纤维到℃,沥青到℃,粘胶纤维400到℃。

(4)石墨化,聚丙烯腈纤维为到℃,沥青到℃,粘胶纤维到℃。

(5)表面处理,进行气相或液相氧化等,赋予纤维化学活性,以增大对树脂的亲和性。

(6)上浆处理,防止纤维损伤,提高与树脂母体的亲和性。

所得纤维具有各种不同的断面结构。

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