碳纖維布基本知識

1、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、混凝土強度等級低于設(shè)計值；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、火箭、體育用品、工業(yè)產(chǎn)品等眾多領(lǐng)域。特點：1、碳纖維抗拉強度高，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、可

2、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）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計算厚度（ mm）（200g/m2），（ 300g/m2）出廠包裝（ m/卷）100抗拉強度（ MPa）>3400彈性模量（ MPa）>210000伸長率 (%)>注意事項直接接觸絲屑對人體有刺激性

3、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找平 ( 若平整，此步驟可省去 ) 涂底膠卸荷 ( 根據(jù)實際情況和設(shè)計要求， 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維護(hù)1. 構(gòu)件表面處理2. 粘貼面修補找平 ( 若平整，此步驟可省去 )3. 配置底膠4. 卸荷 ( 根據(jù)實際情況和設(shè)計要求，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

4、（持續(xù)照明45 小時）1882 年，碳絲電燈實用化1911 年，鎢絲電燈實用化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“hornel 25”，日本大阪工業(yè)試驗所的進(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

5、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)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（噸 / 月） 日本東麗公司擴產(chǎn) 5 噸/ 月1974 年, 碳纖維釣竿、高爾夫球棒迅速發(fā)展日本東麗公司擴產(chǎn)13 噸/ 月1975 年, 碳纖維網(wǎng)球拍商品化美國 UCC公

6、司公布利用中間相瀝青制造高模量瀝青基碳纖維“ Thornel P” 美國 UCC的高性能瀝青基碳纖維商品化1976 年 , 東邦人造絲公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中模碳纖維T8001986 年, 日本東麗公司研制成功高強中模碳纖維T10001

7、989 年, 日本東麗公司研制成功高模中強碳纖維M601992 年, 日本東麗公司研制成功高模中強碳纖維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

8、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、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濕紡日本東麗二甲基亞砜一步法濕紡日本東邦氯化鋅水溶液一步法熔紡美國二甲基乙酰胺二步法濕紡日本三菱人造絲二甲基甲

9、酰胺一步法濕紡日本愛克綸NaSCN二步法濕紡英國考特爾茲二甲基甲酰胺二步法濕紡日本旭化成NaSCN一步法濕紡二甲基壓砜二步法干噴濕紡當(dāng)前，基碳纖維向兩個方面發(fā)展：一是提高，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)用概況預(yù)浸料碳織物纖維短切纖維長絲鍍、噴金屬包覆塑料單項預(yù)浸料（無緯布）雙向預(yù)浸料 ( 帶、布 )束絲預(yù)浸料二維織物

10、三維織物多維織物碳纖維紙粒料微纖（研磨）各種浸漬物短切復(fù)合纖維導(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)域利用碳纖維的特性一次結(jié)構(gòu)材料 ; 主翼、尾翼、機體二次結(jié)構(gòu)材料； 輔翼、方向舵、升降舵航天航飛機輕量化、耐疲勞、空內(nèi)裝飾材料：舵底板、行耐熱性李架、廁所、座椅制動剎車盤、剎車片隱身材料：結(jié)構(gòu)隱身材料宇宙飛行器導(dǎo)彈、火箭其他衛(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：機翼、頭錐、剎車盤噴管、發(fā)動機罩、 防熱材料、儀器艙、導(dǎo)彈發(fā)射筒宇宙空間站、衛(wèi)星發(fā)電站、太空望遠(yuǎn)鏡釣竿、滑輪網(wǎng)球拍、羽毛球耐磨損、導(dǎo)熱性輕量化、耐燒蝕、耐熱輕量化、尺寸穩(wěn)定性、耐熱文體器釣具網(wǎng)拍類拍

11、高爾夫球桿、棒頭輕量化、剛性、敏感性，材高爾夫球其他冰球棒、滑雪板、自行車、賽車、賽艇、游艇、劃艇、水上劃艇、弓箭、乒乓球拍、冰球鞋吸能減震性碳纖維及其復(fù)合材料的應(yīng)用領(lǐng)域（二）應(yīng) 用應(yīng)用實例利用特性領(lǐng)域衍射儀的床板、頭托、密著板、暗合、板醫(yī)高比強、高比模、用 器假肢、假手、假眼、人造骨、人造關(guān)節(jié)、人造假牙射線透過性好、材生物相容性好人造韌帶、肌腱、醫(yī)療電極、醫(yī)療熱袋分離油用超級離心機轉(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)動葉片新太陽能發(fā)電板、拋物面激光器、太陽能熱水器高比強、高比模、線膨脹系數(shù)小、耐能源燃料電池的電極材料、鉛電池的柵極、鋰電池電極 腐蝕、導(dǎo)電減振材料海上油田勘探和

12、開采器材以及平臺、油、氣儲罐及管道高層建筑的幕墻、絕熱板、圓頂建筑的橫梁、薄材自動門地板、防靜電地板、采暖地板增強混凝土，建筑物的結(jié)構(gòu)補強、修補、維修、加高比強、高比模、土 木固耐腐蝕、導(dǎo)電、加建筑工性好增強木材復(fù)合材料超長鐵路橋、公路橋和人行橋的橋墩、隧道的加固及超強件，基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、建筑結(jié)構(gòu)材料，碳纖維繩索傳動軸、片簧、發(fā)動機罩、車輪、底盤、保險桿、制動器汽 車壓縮天然氣罐（）、消聲壁（隔音墻）高比強、高比模、減振吸能、耐與 火賽車底盤、氣體及制動器疲勞、耐腐蝕、耐車磨損線性發(fā)動機牽引機車、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、半導(dǎo)體支架電 子高比強、高比電 氣計算機和傳真機等的電磁屏蔽材料、 艦船通訊室設(shè) 模、線膨脹系數(shù)小、及 儀施