碳纖維及其復(fù)合材料要點(diǎn)課件

碳纖維及其復(fù)合材料材化11-2制作：趙雯雯碳纖維及其復(fù)合材料材化11-21

碳纖維（carbonfiber）它不僅具有碳材料的固有本征特性，又兼具紡織纖維的柔軟可加工性，是新一代增強(qiáng)纖維。碳纖維作為一種高性能纖維,具有高比強(qiáng)度、高比模量、耐高溫、抗化學(xué)腐蝕、耐輻射、耐疲勞、抗蠕變、導(dǎo)電、傳熱和熱膨脹系數(shù)小等一系列優(yōu)異性能。

此外，還具有纖維的柔曲性和可編性。碳纖維既可用作結(jié)構(gòu)材料承載負(fù)荷，又可作為功能材料發(fā)揮作用。因此碳纖維及其復(fù)合材料近幾年發(fā)展十分迅速。碳纖維（carbonfiber）它不僅具有2目錄一、碳纖維二、碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料三、碳纖維增強(qiáng)基復(fù)合材料四、碳纖維及復(fù)合材料的應(yīng)用五、總結(jié)目錄一、碳纖維3一、碳纖維1.碳纖維的結(jié)構(gòu)

碳纖維是纖維狀的碳材料,由有機(jī)纖維原絲在1000℃以上的高溫下碳化形成，且含碳量在90%以上的高性能纖維材料。

用x-射線、電子衍射和電子顯微鏡研究發(fā)現(xiàn)，真實(shí)的碳纖維結(jié)構(gòu)并不是理想的石墨點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)，而是屬于亂層石墨結(jié)構(gòu)，如圖1-1。一、碳纖維1.碳纖維的結(jié)構(gòu)4圖1-1碳纖維示意圖圖1-1碳纖維示意圖5

構(gòu)成此結(jié)構(gòu)的基元是六角形碳原子的層晶格，由層晶格組成層平面。在層平面內(nèi)的碳原子以強(qiáng)的共價(jià)鍵相連，其鍵長(zhǎng)為0.1421nm；在層平面之間則由弱的范德華力相連,層間距在0.336~0.344nm之間；層與層之間碳原子沒有規(guī)則的固定位置，因而層片邊緣參差不齊。

處于石墨層片邊緣的碳原子和層面內(nèi)部結(jié)構(gòu)完整的基礎(chǔ)碳原子不同。層面內(nèi)部的基礎(chǔ)碳原子所受的引力是對(duì)稱的，鍵能高，反應(yīng)活性低；處于表面邊緣處的碳原子受力不對(duì)稱,具有不成對(duì)電子，活性比較高。構(gòu)成此結(jié)構(gòu)的基元是六角形碳原子的層晶格，由層晶格62.碳纖維主要具備以下特性:(1)密度小、質(zhì)量輕,碳纖維的密度為1.5-2g/cm3,相當(dāng)于鋼密度的1/4、鋁合金密度的1/2；(2)強(qiáng)度、彈性模量高,其強(qiáng)度比鋼大4-5倍,彈性回復(fù)為100%；(3)熱膨脹系數(shù)小,導(dǎo)熱率隨溫度升高而下降,耐驟冷、急熱,即使從幾千攝氏度的高溫突然降到常溫也不會(huì)炸裂；2.碳纖維主要具備以下特性:72.碳纖維主要具備以下特性:(4)摩擦系數(shù)小,并具有潤(rùn)滑性；(5)導(dǎo)電性好,25℃時(shí)高模量碳纖維的比電阻為775Ω·cm,高強(qiáng)度碳纖維則為1500Ω·cm；(6)耐高溫和低溫性好,耐酸性好，對(duì)酸呈惰性，能耐濃鹽酸、磷酸、硫酸等侵蝕。2.碳纖維主要具備以下特性:83.分類

碳纖維根據(jù)原料不同，可以分為聚丙烯腈基碳纖維、黏膠基碳纖維和瀝青基碳纖維三種。3.分類9

4.工藝流程

碳纖維主要經(jīng)過原料的聚合，紡絲，預(yù)氧化，炭化和石墨化之后即可制得。聚丙烯腈溶液聚合、乳液聚合、懸浮聚合和本體聚合，通過濕法紡絲或者是干噴濕紡法紡絲制得原絲。黏膠基碳纖維的制備工藝流程具體如圖1-2所示。4.工藝流程10圖1-2生產(chǎn)黏膠基碳纖維的工藝流程示意圖1-2生產(chǎn)黏膠基碳纖維的工藝流程示意11二、碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料1.結(jié)構(gòu)與性能纖維增強(qiáng)基復(fù)合材料是由碳纖維織物增強(qiáng)碳或石墨化的樹脂（包括瀝青）碳以及化學(xué)氣相沉積碳所形成的復(fù)合材料，簡(jiǎn)稱碳-碳復(fù)合材料。它以碳纖維或碳纖維織物為增強(qiáng)體，以碳或石墨化的樹脂作為基體。

二、碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料1.結(jié)構(gòu)與性能121.結(jié)構(gòu)與性能復(fù)合以后的這種材料在高溫下的強(qiáng)度好，高溫形態(tài)穩(wěn)定，升華溫度高，燒蝕凹陷性，平行于增強(qiáng)方向具有高強(qiáng)度和高剛性，能抗裂紋傳播，可減震，抗輻射。

碳復(fù)合材料的特性主要表現(xiàn)在力學(xué)性能、熱物理性能和熱燒蝕性能三個(gè)方面。

1.結(jié)構(gòu)與性能13（1）密度低（1.7g/cm3左右）在承受高溫的結(jié)構(gòu)中，它是最輕的材料；高溫的強(qiáng)度好，在2200℃時(shí)可保留室溫強(qiáng)度；有較高的斷裂韌性，抗疲勞性和抗蠕變性；而且拉伸強(qiáng)度和彈性模量高于一般的碳素材料，纖維取向明顯影響材料的強(qiáng)度。（2）熱膨脹系數(shù)小，比熱容高，能儲(chǔ)存大量的熱能，導(dǎo)熱率低，抗熱沖擊和熱摩擦的性能優(yōu)異。

（1）密度低（1.7g/cm3左右）在承受高溫的結(jié)構(gòu)中，它是14（3）耐熱燒蝕的性能好，熱燒蝕性能是在熱流作用下，由于熱化學(xué)和機(jī)械過程中引起的固體材料表面損失的現(xiàn)象，通過表層材料的燒蝕帶走大量的熱量，可阻止熱流入材料內(nèi)部，C-C材料是一種升華-輻射型材料。（3）耐熱燒蝕的性能好，熱燒蝕性能是在熱流作用下，由于熱化學(xué)152.加工方法及工藝研究

碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料一直是被區(qū)分為長(zhǎng)(連續(xù))纖維和短纖維來(lái)加工的，從典型的300～400米到幾個(gè)毫米分為不同的品級(jí)。從短纖維混料注射加工到層壓成型，從預(yù)浸料處理到模塑法加工，力求為這種性能優(yōu)良的材料尋找到最佳的加工方法。主要有手糊成型工藝、樹脂傳遞模塑RTM、噴射成型工藝、注射成型、纖維纏繞成型和拉擠成型等。

2.加工方法及工藝研究碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材162.加工方法及工藝研究

我們最熟悉的首選手糊成型工藝。手糊工藝的最大特色是以手工操作為主，適于多品種、小批量生產(chǎn)，且不受制品尺寸和形狀的限制。但這種方法生產(chǎn)效率低、勞動(dòng)條件差，且勞動(dòng)強(qiáng)度大；制品質(zhì)量不易控制，性能穩(wěn)定性差，制品強(qiáng)度較其他方法低。如圖2-1所示：2.加工方法及工藝研究我們最熟悉的首選手糊17圖2-1手糊工藝圖圖2-1手糊工藝圖18三、碳纖維增強(qiáng)基復(fù)合材料

盡管碳纖維可單獨(dú)使用發(fā)揮某些功能,然而，它屬于脆性材料,只有將它與基體材料牢固地結(jié)合在一起時(shí),才能利用其優(yōu)異的力學(xué)性能,使之更好地承載負(fù)荷。因此,碳纖維主要還是在復(fù)合材料中作增強(qiáng)材料。根據(jù)使用目的不同可選用各種基體材料和復(fù)合方式來(lái)達(dá)到所要求的復(fù)合效果。碳纖維可用來(lái)增強(qiáng)樹脂、碳、金屬及各種無(wú)機(jī)陶瓷,而目前使用得最多、最廣泛的是樹脂基復(fù)合材料。三、碳纖維增強(qiáng)基復(fù)合材料盡管碳纖維可單獨(dú)使用發(fā)揮某些19碳纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料(CFRP)是目前最先進(jìn)的復(fù)合材料之一。它以輕質(zhì)、高強(qiáng)、耐高溫、抗腐蝕、熱力學(xué)性能優(yōu)良等特點(diǎn)廣泛用作結(jié)構(gòu)材料及耐高溫抗燒蝕材料,是其他纖維增強(qiáng)復(fù)合材料所無(wú)法比擬的。碳纖維增強(qiáng)樹脂復(fù)合材料所用的基體樹脂主要分為兩大類,一類是熱固性樹脂,另一類是熱塑性樹脂。碳纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料(CFRP)是目前最先進(jìn)的復(fù)合材料之20熱固性樹脂由反應(yīng)性低分子量預(yù)集體或帶有活性基團(tuán)高分子量聚合物組成;成型過程中,在固化劑或熱作用下進(jìn)行交聯(lián)、縮聚,形成不熔不溶的交聯(lián)體型結(jié)構(gòu)。在復(fù)合材料中常采用的有環(huán)氧樹脂、雙馬來(lái)酰亞胺樹脂、聚酰亞胺樹脂以及酚醛樹脂等。熱塑性樹脂由線型高分子量聚合物組成,在一定條件下溶解熔融,只發(fā)生物理變化。常用的有聚乙烯、尼龍、聚四氟乙烯以及聚醚醚酮等。熱固性樹脂由反應(yīng)性低分子量預(yù)集體或帶有活性基團(tuán)高分子量聚合物21在碳纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料中,碳纖維起到增強(qiáng)作用,而樹脂基體則使復(fù)合材料成型為承載外力的整體,并通過界面?zhèn)鬟f載荷于碳纖維,因此它對(duì)碳纖維復(fù)合材料的技術(shù)性能、成型工藝以及產(chǎn)品價(jià)格等都有直接的影響。碳纖維的復(fù)合方式也會(huì)對(duì)復(fù)合材料的性能產(chǎn)生影響。碳纖維及其復(fù)合材料要點(diǎn)課件22四、碳纖維及其復(fù)合材料的應(yīng)用1.土木建筑領(lǐng)域的應(yīng)用

水泥在土木建材領(lǐng)域中用量最大，但水泥也有諸如脆性大、抗拉強(qiáng)度低等缺點(diǎn)，而現(xiàn)在用混凝土或水泥做基體制成的碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料，強(qiáng)度高、模量大、比重小、耐堿腐蝕，克服了水泥的缺點(diǎn)，在土木建筑應(yīng)用中日益受到重視。用碳維取代鋼筋，可消除鋼筋混凝土的鹽水降解和劣化作用，使建筑構(gòu)件重量減輕，安裝施工方便，縮短建筑工期。四、碳纖維及其復(fù)合材料的應(yīng)用1.土木建筑領(lǐng)域的應(yīng)用232.航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用

航天飛行器的重量每減少1公斤，就可使運(yùn)載火箭減輕500公斤。同樣，飛機(jī)重量的減輕可以節(jié)省油耗，提高航速，在航空航天工業(yè)中競(jìng)相采用先進(jìn)復(fù)合材料。碳纖維具有高比強(qiáng)度、比模量、低熱膨脹系數(shù)和高導(dǎo)熱性等獨(dú)特性能，因而由其增強(qiáng)的復(fù)合材料用作航空航天結(jié)構(gòu)材料，減重效果十分顯著，應(yīng)用潛力巨大。歐洲空客公司A380客機(jī)上的機(jī)艙內(nèi)壁板、后機(jī)身蒙皮、水平安定面等都是碳纖維復(fù)合材料。2.航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用24

3.石油工業(yè)的應(yīng)用

美國(guó)經(jīng)過10多年的努力,于20世紀(jì)90年代初研制成功碳纖維復(fù)合材料連續(xù)抽油桿，試驗(yàn)結(jié)果表明：碳纖維復(fù)合材料連續(xù)抽油桿克服普通鋼抽油桿質(zhì)量大、耗能高、失效頻繁、活塞效應(yīng)大、起下作業(yè)速度慢、易偏磨的缺點(diǎn)，是一種很有發(fā)展前途的特種抽油桿。深海油氣田是碳纖維復(fù)合材料發(fā)揮作用的重要領(lǐng)域。3.石油工業(yè)的應(yīng)用25

4.汽車工業(yè)及體育用品中的應(yīng)用碳纖維擴(kuò)大應(yīng)用的最大希望在于在汽車工業(yè)的應(yīng)用。應(yīng)用碳纖維復(fù)合材料生產(chǎn)汽車零部件后，有望大幅降低車身重量。車輛使用碳纖維，可以擁有更輕的重量、更好的燃油經(jīng)濟(jì)性以及同樣出色的安全性。碳纖維復(fù)合材料在運(yùn)動(dòng)器材中也得到了廣泛應(yīng)用。包括高爾夫球桿、網(wǎng)球拍、滑雪板、釣魚竿、自行車架、冰球拍、船槳、賽艇等，都已經(jīng)形成了成熟的市場(chǎng)。4.汽車工業(yè)及體育用品中的應(yīng)用26

五、結(jié)語(yǔ)

碳纖維屬高新技術(shù)、高附加值產(chǎn)品，具有其他材料不可比擬的優(yōu)異性能，具有廣泛的用途和良好的發(fā)展前景。碳纖維是一種可以形成龐大產(chǎn)業(yè)帶的基礎(chǔ)產(chǎn)品，并隨其成本的降低而在金屬、陶瓷、玻纖等材料的傳統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。同時(shí)因其高科技含量，又可在一定時(shí)期形成相對(duì)壟斷產(chǎn)品。五、結(jié)語(yǔ)27

目前,國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)于碳纖維復(fù)合材料的研究熱點(diǎn)主要集中于復(fù)合材料的制備與工藝優(yōu)化以及復(fù)合材料及結(jié)構(gòu)的損傷破壞和承載能力分析等領(lǐng)域。另一方面研究開發(fā)有特色的具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的低成本碳纖維生產(chǎn)技術(shù)以及成型費(fèi)用低的復(fù)合材料制造新工藝。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)快速發(fā)展，碳纖維的市場(chǎng)需求與日俱增，發(fā)展我國(guó)的碳纖維工業(yè)具有重大的現(xiàn)實(shí)意義和深遠(yuǎn)的歷史意義。

目前,國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)于碳纖維復(fù)合材料的研究熱點(diǎn)主要集28謝謝觀賞謝謝觀賞29碳纖維及其復(fù)合材料材化11-2制作：趙雯雯碳纖維及其復(fù)合材料材化11-230

碳纖維（carbonfiber）它不僅具有碳材料的固有本征特性，又兼具紡織纖維的柔軟可加工性，是新一代增強(qiáng)纖維。碳纖維作為一種高性能纖維,具有高比強(qiáng)度、高比模量、耐高溫、抗化學(xué)腐蝕、耐輻射、耐疲勞、抗蠕變、導(dǎo)電、傳熱和熱膨脹系數(shù)小等一系列優(yōu)異性能。

此外，還具有纖維的柔曲性和可編性。碳纖維既可用作結(jié)構(gòu)材料承載負(fù)荷，又可作為功能材料發(fā)揮作用。因此碳纖維及其復(fù)合材料近幾年發(fā)展十分迅速。碳纖維（carbonfiber）它不僅具有31目錄一、碳纖維二、碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料三、碳纖維增強(qiáng)基復(fù)合材料四、碳纖維及復(fù)合材料的應(yīng)用五、總結(jié)目錄一、碳纖維32一、碳纖維1.碳纖維的結(jié)構(gòu)

碳纖維是纖維狀的碳材料,由有機(jī)纖維原絲在1000℃以上的高溫下碳化形成，且含碳量在90%以上的高性能纖維材料。

用x-射線、電子衍射和電子顯微鏡研究發(fā)現(xiàn)，真實(shí)的碳纖維結(jié)構(gòu)并不是理想的石墨點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)，而是屬于亂層石墨結(jié)構(gòu)，如圖1-1。一、碳纖維1.碳纖維的結(jié)構(gòu)33圖1-1碳纖維示意圖圖1-1碳纖維示意圖34

構(gòu)成此結(jié)構(gòu)的基元是六角形碳原子的層晶格，由層晶格組成層平面。在層平面內(nèi)的碳原子以強(qiáng)的共價(jià)鍵相連，其鍵長(zhǎng)為0.1421nm；在層平面之間則由弱的范德華力相連,層間距在0.336~0.344nm之間；層與層之間碳原子沒有規(guī)則的固定位置，因而層片邊緣參差不齊。

處于石墨層片邊緣的碳原子和層面內(nèi)部結(jié)構(gòu)完整的基礎(chǔ)碳原子不同。層面內(nèi)部的基礎(chǔ)碳原子所受的引力是對(duì)稱的，鍵能高，反應(yīng)活性低；處于表面邊緣處的碳原子受力不對(duì)稱,具有不成對(duì)電子，活性比較高。構(gòu)成此結(jié)構(gòu)的基元是六角形碳原子的層晶格，由層晶格352.碳纖維主要具備以下特性:(1)密度小、質(zhì)量輕,碳纖維的密度為1.5-2g/cm3,相當(dāng)于鋼密度的1/4、鋁合金密度的1/2；(2)強(qiáng)度、彈性模量高,其強(qiáng)度比鋼大4-5倍,彈性回復(fù)為100%；(3)熱膨脹系數(shù)小,導(dǎo)熱率隨溫度升高而下降,耐驟冷、急熱,即使從幾千攝氏度的高溫突然降到常溫也不會(huì)炸裂；2.碳纖維主要具備以下特性:362.碳纖維主要具備以下特性:(4)摩擦系數(shù)小,并具有潤(rùn)滑性；(5)導(dǎo)電性好,25℃時(shí)高模量碳纖維的比電阻為775Ω·cm,高強(qiáng)度碳纖維則為1500Ω·cm；(6)耐高溫和低溫性好,耐酸性好，對(duì)酸呈惰性，能耐濃鹽酸、磷酸、硫酸等侵蝕。2.碳纖維主要具備以下特性:373.分類

碳纖維根據(jù)原料不同，可以分為聚丙烯腈基碳纖維、黏膠基碳纖維和瀝青基碳纖維三種。3.分類38

4.工藝流程

碳纖維主要經(jīng)過原料的聚合，紡絲，預(yù)氧化，炭化和石墨化之后即可制得。聚丙烯腈溶液聚合、乳液聚合、懸浮聚合和本體聚合，通過濕法紡絲或者是干噴濕紡法紡絲制得原絲。黏膠基碳纖維的制備工藝流程具體如圖1-2所示。4.工藝流程39圖1-2生產(chǎn)黏膠基碳纖維的工藝流程示意圖1-2生產(chǎn)黏膠基碳纖維的工藝流程示意40二、碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料1.結(jié)構(gòu)與性能纖維增強(qiáng)基復(fù)合材料是由碳纖維織物增強(qiáng)碳或石墨化的樹脂（包括瀝青）碳以及化學(xué)氣相沉積碳所形成的復(fù)合材料，簡(jiǎn)稱碳-碳復(fù)合材料。它以碳纖維或碳纖維織物為增強(qiáng)體，以碳或石墨化的樹脂作為基體。

二、碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料1.結(jié)構(gòu)與性能411.結(jié)構(gòu)與性能復(fù)合以后的這種材料在高溫下的強(qiáng)度好，高溫形態(tài)穩(wěn)定，升華溫度高，燒蝕凹陷性，平行于增強(qiáng)方向具有高強(qiáng)度和高剛性，能抗裂紋傳播，可減震，抗輻射。

碳復(fù)合材料的特性主要表現(xiàn)在力學(xué)性能、熱物理性能和熱燒蝕性能三個(gè)方面。

1.結(jié)構(gòu)與性能42（1）密度低（1.7g/cm3左右）在承受高溫的結(jié)構(gòu)中，它是最輕的材料；高溫的強(qiáng)度好，在2200℃時(shí)可保留室溫強(qiáng)度；有較高的斷裂韌性，抗疲勞性和抗蠕變性；而且拉伸強(qiáng)度和彈性模量高于一般的碳素材料，纖維取向明顯影響材料的強(qiáng)度。（2）熱膨脹系數(shù)小，比熱容高，能儲(chǔ)存大量的熱能，導(dǎo)熱率低，抗熱沖擊和熱摩擦的性能優(yōu)異。

（1）密度低（1.7g/cm3左右）在承受高溫的結(jié)構(gòu)中，它是43（3）耐熱燒蝕的性能好，熱燒蝕性能是在熱流作用下，由于熱化學(xué)和機(jī)械過程中引起的固體材料表面損失的現(xiàn)象，通過表層材料的燒蝕帶走大量的熱量，可阻止熱流入材料內(nèi)部，C-C材料是一種升華-輻射型材料。（3）耐熱燒蝕的性能好，熱燒蝕性能是在熱流作用下，由于熱化學(xué)442.加工方法及工藝研究

碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料一直是被區(qū)分為長(zhǎng)(連續(xù))纖維和短纖維來(lái)加工的，從典型的300～400米到幾個(gè)毫米分為不同的品級(jí)。從短纖維混料注射加工到層壓成型，從預(yù)浸料處理到模塑法加工，力求為這種性能優(yōu)良的材料尋找到最佳的加工方法。主要有手糊成型工藝、樹脂傳遞模塑RTM、噴射成型工藝、注射成型、纖維纏繞成型和拉擠成型等。

2.加工方法及工藝研究碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材452.加工方法及工藝研究

我們最熟悉的首選手糊成型工藝。手糊工藝的最大特色是以手工操作為主，適于多品種、小批量生產(chǎn)，且不受制品尺寸和形狀的限制。但這種方法生產(chǎn)效率低、勞動(dòng)條件差，且勞動(dòng)強(qiáng)度大；制品質(zhì)量不易控制，性能穩(wěn)定性差，制品強(qiáng)度較其他方法低。如圖2-1所示：2.加工方法及工藝研究我們最熟悉的首選手糊46圖2-1手糊工藝圖圖2-1手糊工藝圖47三、碳纖維增強(qiáng)基復(fù)合材料

盡管碳纖維可單獨(dú)使用發(fā)揮某些功能,然而，它屬于脆性材料,只有將它與基體材料牢固地結(jié)合在一起時(shí),才能利用其優(yōu)異的力學(xué)性能,使之更好地承載負(fù)荷。因此,碳纖維主要還是在復(fù)合材料中作增強(qiáng)材料。根據(jù)使用目的不同可選用各種基體材料和復(fù)合方式來(lái)達(dá)到所要求的復(fù)合效果。碳纖維可用來(lái)增強(qiáng)樹脂、碳、金屬及各種無(wú)機(jī)陶瓷,而目前使用得最多、最廣泛的是樹脂基復(fù)合材料。三、碳纖維增強(qiáng)基復(fù)合材料盡管碳纖維可單獨(dú)使用發(fā)揮某些48碳纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料(CFRP)是目前最先進(jìn)的復(fù)合材料之一。它以輕質(zhì)、高強(qiáng)、耐高溫、抗腐蝕、熱力學(xué)性能優(yōu)良等特點(diǎn)廣泛用作結(jié)構(gòu)材料及耐高溫抗燒蝕材料,是其他纖維增強(qiáng)復(fù)合材料所無(wú)法比擬的。碳纖維增強(qiáng)樹脂復(fù)合材料所用的基體樹脂主要分為兩大類,一類是熱固性樹脂,另一類是熱塑性樹脂。碳纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料(CFRP)是目前最先進(jìn)的復(fù)合材料之49熱固性樹脂由反應(yīng)性低分子量預(yù)集體或帶有活性基團(tuán)高分子量聚合物組成;成型過程中,在固化劑或熱作用下進(jìn)行交聯(lián)、縮聚,形成不熔不溶的交聯(lián)體型結(jié)構(gòu)。在復(fù)合材料中常采用的有環(huán)氧樹脂、雙馬來(lái)酰亞胺樹脂、聚酰亞胺樹脂以及酚醛樹脂等。熱塑性樹脂由線型高分子量聚合物組成,在一定條件下溶解熔融,只發(fā)生物理變化。常用的有聚乙烯、尼龍、聚四氟乙烯以及聚醚醚酮等。熱固性樹脂由反應(yīng)性低分子量預(yù)集體或帶有活性基團(tuán)高分子量聚合物50在碳纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料中,碳纖維起到增強(qiáng)作用,而樹脂基體則使復(fù)合材料成型為承載外力的整體,并通過界面?zhèn)鬟f載荷于碳纖維,因此它對(duì)碳纖維復(fù)合材料的技術(shù)性能、成型工藝以及產(chǎn)品價(jià)格等都有直接的影響。碳纖維的復(fù)合方式也會(huì)對(duì)復(fù)合材料的性能產(chǎn)生影響。碳纖維及其復(fù)合材料要點(diǎn)課件51四、碳纖維及其復(fù)合材料的應(yīng)用1.土木建筑領(lǐng)域的應(yīng)用

水泥在土木建材領(lǐng)域中用量最大，但水泥也有諸如脆性大、抗拉強(qiáng)度低等缺點(diǎn)，而現(xiàn)在用混凝土或水泥做基體制成的碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料，強(qiáng)度高、模量大、比重小、耐堿腐蝕，克服了水泥的缺點(diǎn)，在土木建筑應(yīng)用中日益受到重視。用碳維取代鋼筋，可消除鋼筋混凝土的鹽水降解和劣化作用，使建筑構(gòu)件重量減輕，安裝施工方便，縮短建筑工期。四、碳纖維及其復(fù)合材料的應(yīng)用1.土木建筑領(lǐng)域的應(yīng)用522.航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用

航天飛行器的重量每減少1公斤，就可使運(yùn)載火箭減輕500公斤。同樣，飛機(jī)重量的減輕可以節(jié)省油耗，提高航速，在航空航天工業(yè)中競(jìng)相采用先進(jìn)復(fù)合材料。碳纖維具有高比強(qiáng)度、比模量、低熱膨脹系數(shù)和高導(dǎo)熱性等獨(dú)特性能，因而由其增強(qiáng)的復(fù)合材料