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化學(xué)纖維面料碳纖維面料

作者:百檢網(wǎng) 時(shí)間:2021-12-16 來(lái)源:互聯(lián)網(wǎng)

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? ? 碳纖維是以聚丙烯晴纖維、黏膠纖維或?yàn)r青纖維為原絲,通過(guò)加熱出去碳以外的其他一切元素制得的一種高強(qiáng)度、高模量纖維。它有很好的化學(xué)穩(wěn)定性和耐高溫性能,是高性能增強(qiáng)復(fù)合材料中的優(yōu)良結(jié)構(gòu)材料。
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? ? 根據(jù)碳化溫度的不同,碳纖維可分為三種類型。

? ? (1) 普通型(A型)碳纖維:是指在900~1200℃下碳化得到的碳纖維。這種碳纖維的強(qiáng)度和彈性模量都較低,一般強(qiáng)度小于11cN/dtex,模量小于152 0173 3840cN/dtex。

? ? (2) 高強(qiáng)度型(II型或C型)碳纖維:是指在1300~1700℃下碳化得到的碳纖維。這種碳纖維的強(qiáng)度很高,14~17cN/dtex,模量約為1384~1661cn/dtex。

? ? (3) 高模量型(I型或B型)碳纖維,又稱石墨纖維:是指在碳化后再經(jīng)2500℃以上高溫石墨化處理所得到的碳纖維。這種碳纖維具有較高的強(qiáng)度,約為9.8~12.2cN/dtex,模量很高,一般可達(dá)1711cN/dtex以上,有的甚至高達(dá)3178cN/dtex。

? ? 一 碳纖維的性能特點(diǎn)

? ? 碳纖維是由許多微晶體堆砌而成的,微晶體的厚度為4~10nm,長(zhǎng)度為10~25nm,它由約12~30個(gè)層面組成。

? ? 實(shí)測(cè)碳纖維各層面間的間距約為(3.39~3.42)×10 -1nm,比石墨微晶體的層面間距稍大一些。另外,各平行層面間的各個(gè)碳原子也不如石墨那樣排列規(guī)整。

? ? 1. 物理機(jī)械性能

? ? 碳纖維軸間的結(jié)合力比石墨強(qiáng),所以它在軸向的強(qiáng)度和模量均比石墨高的多,而徑向強(qiáng)度和模量與石墨相似,相對(duì)較低,因而碳纖維忌徑向受力,打結(jié)強(qiáng)度低。

? ? 2. 耐熱性能
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? ? 碳纖維具有很好的耐熱性和耐高溫性。碳纖維升華溫度高達(dá)3650℃左右,能耐溫度急變,熱膨脹系數(shù)小,耐腐蝕且能導(dǎo)電。

? ? 3. 化學(xué)性能

? ? 碳纖維的化學(xué)性能與碳十分相似,在空氣中當(dāng)溫度高于400℃時(shí)即發(fā)生明顯的氧化,氧化物二氧化碳和一氧化碳在纖維的表面散失,所以碳纖維在空氣中的使用溫度不能太高,一般在360℃以下。在、但在隔絕氧的情況下,使用溫度可顯著提高,一般可達(dá)1500~2000℃,而且溫度越高,纖維的強(qiáng)度越大。

? ? 碳纖維除能被強(qiáng)氧化劑外,一般的酸、堿對(duì)它不起作用。碳纖維具有自潤(rùn)滑劑,在銅中混入25%的碳纖維后,可使該復(fù)合材料的磨損率大為降低。

? ? 碳纖維的密度雖比一般的纖維大,但遠(yuǎn)比一般金屬小,通常它的密度決定于熱解過(guò)程和所用原絲的性質(zhì)。如以黏膠纖維為原絲制得的碳纖維,密度一般為15~17g/cm3,以聚丙烯晴為原絲制得的碳纖維,密度約為1.7~2.0g/cm3。

? ? 二 碳纖維的用途

? ? 碳纖維并不單獨(dú)使用,它一般加入到樹脂、金屬、或陶瓷等基體中,、作為復(fù)合材料的骨架材料。這樣構(gòu)成的復(fù)合材料是十分有用的結(jié)構(gòu)材料,它不僅質(zhì)輕,耐高溫,而且有很高的抗拉伸強(qiáng)度和彈性模量,是制造宇宙飛船、火箭、導(dǎo)彈、高速飛機(jī)以及大型客機(jī)等不可缺少的組成原料。

? ? 碳纖維除用作飛行器的結(jié)構(gòu)材料外。其復(fù)合材料在原子能、機(jī)電、化工、冶金、運(yùn)輸?shù)裙I(yè)領(lǐng)域以及容器和體育用品(例如網(wǎng)球拍、冰球拍,高爾夫球拍、滑雪板、賽船、帆船)等方面也有廣泛的用途。
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