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專業碳纖維加固材料的化學性能與強伸性能!

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專業碳纖維加固材料的化學性能與強伸性能!

發布日期:2016-01-15 00:00 來源:http://www.euycig.live 點擊:

專業碳纖維加固材料的化學性能與強伸性能!

                                            碳纖維布


                                                                  碳纖維布


碳纖維材料又被稱為碳纖維原料。碳纖維,又稱碳化纖維,泛指一些以碳纖維編織或多層復合而成的材料。因為它又輕又堅硬,所以它的用途很廣泛。物理結構與化學特性是前面為直徑6微米的碳纖維與后面人類頭發的比較每一根碳纖維由數千條更微小的碳纖維所組成,直徑大約5至8微米;在原子層面的碳纖維跟石墨很相近,是由一層層以六角型排列的碳原子所構成;一般碳纖維的密度為1750 kg/m3。導熱能力高但傳電能力低,碳纖維的比熱容量亦比銅低;當加熱的時候,碳纖維會變厚而短;雖然碳纖維的天然顏色是黑色,但可以把它染上不同的顏色。

碳纖維是含碳量高于90%的無機高分子纖維 。其中含碳量高于99%的稱石墨纖維。碳纖維的軸向強度和模量高,無蠕變,耐疲勞性好,比熱及導電性介于非金屬和金屬之間,熱膨脹系數小,耐腐蝕性好,纖維的密度低,X射線透過性好。但其耐沖擊性較差,容易損傷,在強酸作用下發生氧化,與金屬復合時會發生金屬碳化、滲碳及電化學腐蝕現象。因此,碳纖維在使用前須進行表面處理。  

編輯本段制備  碳纖維可分別用聚丙烯腈纖維、瀝青纖維、粘膠絲或酚醛纖維經碳化制得;按狀態分為長絲、短纖維和短切纖維;按力學性能分為通用型和高性能型 。通用型碳纖維強度為1000兆帕(MPa)、模量為100GPa左右。高性能型碳纖維又分為高強型(強度2000MPa、模量250GPa)和高模型(模量300GPa以上)。強度大于4000MPa的又稱為超高強型;模量大于450GPa的稱為超高模型。隨著航天和航空工業的發展,還出現了高強高伸型碳纖維,其延伸率大于2%。用量最大的是聚丙烯腈PAN基碳纖維。  目前應用較普遍的碳纖維主要是聚丙烯腈碳纖維和瀝青碳纖維。碳纖維的制造包括纖維紡絲、熱穩定化(預氧化)、碳化、石墨化等4個過程。其間伴隨的化學變化包括,脫氫、環化、氧化及脫氧等。

由于原料、模量、強度和最后的熱處理溫度不同,產生了特性不同的碳纖維,前者硬而脆的常用于復合材料,軟而柔順的常用于紡織;后者多被用于工程用料。由于碳纖維的應用越來越多兼之其特性,碳纖維強力拉伸性能測試的緊迫性擺在了我們面前。強伸性能試驗屬于破壞性的,試驗完畢試樣沒有可恢復性,又因為碳纖維分離成為單纖維以后非常脆弱,因此在每次試驗過程中,需要細心、耐心,試驗前不要對試樣造成損傷。一般試驗需要得到的技術指標是CV值、平均值等。碳纖維的拉伸性能測試分單絲法和復絲法。碳纖維分離成為單纖維以后非常脆弱,剪切強度很低,稍有不慎就會斷裂,因此在每次試驗過程中,需要細心、耐心,不要對試樣造成損傷。單纖維強伸性能試驗通常采用紙框法固定試樣,當然也不排除其他方法。單纖維強伸性能試驗要采用能測試碳纖維的高強高模纖維強力儀。紙框法固定試樣,剪取適當長度的該碳纖維試驗樣品,用鋼針沿著纖維方向將其分離,使試驗樣品蓬松便于抽取。用取樣盤來盛取試樣,為保證測得結果的準確性,不能對碳纖維造成任何損傷。采用國外標準制作襯紙很麻煩,在試驗過程中我用電腦制圖找到一個簡單易行的方法。取0.1mm左右厚的打印紙做基片;按圖1尺寸用Word制圖,劃出一個尺寸合適的框,復制滿A4紙打印(圖1是25mm隔距拉伸尺寸。若50mm隔距拉伸時,裁切線的長度應增加一倍);直尺放與裁切線吻合后用刀片沿裁切線將實線部分裁除,然后兩端貼上5mm寬的雙面膠紙;抽取分離的單根碳纖維試驗樣品,沿中心虛線放上,并用雙面膠紙固定。也可以用融化后的松香,將單根碳纖維 “焊接”在紙框上,其“焊點”起到固定單根碳纖維的作用(試驗證明:采用“焊接”方式沒有雙面膠紙固定方式好用,而且夾持試樣時要離開“焊點”);再用8~10mm寬的紙條,沿著裁切線寬度方向覆蓋雙面膠紙和試驗樣品端頭,沿剪切線剪切,分離成固定在單個紙框上的待測試樣。注意:碳纖維的取樣比較困難,尤其處理后的碳纖維,很細,也很難分辨是一根還是兩根,根據實驗中曲線對比進行判斷如果記錄下的曲線斜率明顯大于其他試樣的很有可能是兩根纖維,必要時可以用放大鏡配合取樣。


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