碳纖維布基本知識

1、碳纖維布基本知識用途：碳纖維布與結構膠配套使用成為碳纖維復合材料，適用于混凝土結構、木質結構的加固，可有效提高構件的承載力、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計值；5、結構裂縫處理；6、惡劣環(huán)境服役構件修繕、防護。其他用途：人造衛(wèi)星、飛機、火箭、體育用品、工業(yè)產品等眾多領域。 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；與結構膠配合使用，能阻止有害介質浸滲，對內部結構起保護作用；3、比重是鋼材的23%，基本不增加構件自重，不改變構件截

2、面尺寸；4、可彎曲纏繞成型，對各類曲面、異型構件加固優(yōu)勢更為顯著；5、可任意剪裁，易粘貼，施工質量易于保證。不需大型施工機具，可搭接粘結任意延長，無明火作業(yè)，施工工期短。 碳 素 纖 維 布 技 術 指 標碳絲密度（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計算厚度（mm）0.111（200g/m2），0.167（300g/m2）出廠包裝（m/卷）100抗拉強度（MPa）>3400彈性模量（MPa）>210000伸長率(%)>

3、1.5注意事項直接接觸絲屑對人體有刺激性碳纖維布使用說明碳纖維布均與配套結構膠配合使用,形成高性能復合材料。碳纖維加固工藝流程：構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1.構件表面處理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

4、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，美國公司生產低模量黏膠基碳纖維“hornel25”，日本大阪工業(yè)試驗所的進藤昭男發(fā)明了基碳纖維1962年，日本碳公司開始生產低模量基碳纖維（.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）的技術途徑1964年，英國Courtaulds,Morganite和Roii-Roys公司利用技術生產基碳纖維1965年，日本群馬大學的大谷杉郎發(fā)明了瀝青基碳纖維美國公司開始生產高模量黏膠基碳纖維（石墨化過

5、程中牽伸）1970年，日本吳羽化學公司生產瀝青基碳纖維（噸/月），日本東麗公司與美國進行技術合作1971年，日本東麗公司工業(yè)規(guī)模生產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PAN基碳纖維（0.5噸/月） 日本東麗公司擴產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13噸/月1975年,碳纖維網球拍商品化美國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

6、纖維商品化1976年,東邦人造絲公司與美國塞蘭尼斯進行技術合作住友化學與美國赫格里斯（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,臺灣臺塑設立碳纖研究中心，日本三菱人造絲公司與美國Hitco公司進行技術合作1984年,臺灣臺塑與美國Hitco公司進行技術合作，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T10001989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690GPa

7、碳纖維生產技術路線及應用領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，利用其柔軟與導電性制作電熱產品，利用其孔隙結構發(fā)達和容易調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。黏膠基碳纖維的產量不足世界碳纖維總產量的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)了主要的市場費額：1、瓦特的技術突破打通了制造高性能碳纖維的通道；2、PAN原

8、絲質量是制造高性能碳纖維的前提；3、一條龍生產線得到發(fā)展， 世界上幾條著名的PAN基碳纖維生產線大多是從原絲開始，直到碳纖維以及中、下游產品開發(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

9、紡 干噴濕紡當前，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（）的質量提高，普及是指大絲束碳纖維(48540K)的產量大幅度增加，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，瀝青成為生產碳纖維的新原料，是目前碳纖維領域中僅次于PAN基的第二大原料路線。四、碳纖維和深加工制品及其應用概況 碳 纖 維 長 絲 預浸料 單項預浸料（無緯布） 雙向預浸料(帶、布)束絲預浸料 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 短切復合纖維 包覆塑料 導線 電纜 五、碳纖維及

10、其復合材料的應用領域（一） 類別應 用 領 域利用碳纖維的特性航天航空飛機一次結構材料;主翼、尾翼、機體二次結構材料；輔翼、方向舵、升降舵內裝飾材料：舵底板、行李架、廁所、座椅制動剎車盤、剎車片隱身材料：結構隱身材料輕量化、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、殼體結構材料，航天飛機：機翼、頭錐、剎車盤耐磨損、導熱性導彈、火箭噴管、發(fā)動機罩、防熱材料、儀器艙、導彈發(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、太空望遠鏡輕量化、尺寸穩(wěn)定性、耐熱文體器材釣具網拍類高爾夫球其他釣竿、滑輪網球拍、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

11、、弓箭、乒乓球拍、冰球鞋輕量化、剛性、敏感性，吸能減震性碳纖維及其復合材料的應用領域（二） 應用領域應 用 實例利用特性醫(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、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轉筒、核反映堆第一壁材 發(fā)動汽車構件及儲能飛輪、風力發(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、高比模、線膨脹系數(shù)小、耐腐蝕、導電減振土木建筑高層建筑的幕墻、絕熱板、圓頂建筑

12、的橫梁、薄材 自動門地板、防靜電地板、采暖地板 增強混凝土，建筑物的結構補強、修補、維修、加固 增強木材復合材料 超長鐵路橋、公路橋和人行橋的橋墩、隧道的加固及超強件，基礎設施建設、建筑結構材料，碳纖維繩索高比強、高比模、耐腐蝕、導電、加工性好汽車與火車傳動軸、片簧、發(fā)動機罩、車輪、底盤、保險桿、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)動機牽引機車、超導列車的支撐件、集裝箱 高速列車車廂及制動器、轉向架構件、自動轉動軸高比強、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、非磁性導線、面狀發(fā)熱體 大型電波望遠鏡、光學儀器、攝象機、半導體支架 計算機和傳真機等的電磁屏蔽材料、艦船通訊室設施 拾音臂、揚聲器喇叭、滑動班、磁頭罩、車器構件