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原價(jià)：￥ 1成分結(jié)構(gòu)2化學(xué)性質(zhì)3制備方法4應(yīng)用領(lǐng)域5拉伸性能6產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀7國(guó)產(chǎn)發(fā)展8應(yīng)用發(fā)展9發(fā)展現(xiàn)況10相關(guān)技術(shù)10.1碳纖維加固混凝土裂縫技術(shù) 展開  1成分結(jié)構(gòu)2化學(xué)性質(zhì)3制備方法4應(yīng)用領(lǐng)域5拉伸性能6產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀7國(guó)產(chǎn)發(fā)展8應(yīng)用發(fā)展9發(fā)展現(xiàn)況10相關(guān)技術(shù)10.1碳纖維加固混凝土裂縫技術(shù)    1成分結(jié)構(gòu)編輯本段碳纖維是一種具有很高強(qiáng)度和模量的耐高溫纖維，為化纖的高端品種。碳纖維最早由美國(guó)聯(lián)合碳化物公司和美國(guó)空軍材料實(shí)驗(yàn)室于1959年投產(chǎn)，原絲采用粘膠纖維。1962年，日本碳公司進(jìn)行了通用級(jí)聚丙烯腈基碳纖維的生產(chǎn)。1971年，日本東麗公司的高性能聚丙烯腈基碳纖維投產(chǎn)。瀝青基碳纖維是日本吳羽化學(xué)工業(yè)公司于1973年投產(chǎn)的。聯(lián)合碳化物公司生產(chǎn)了高模量瀝青基碳纖維,1985年,美國(guó)、日本及西歐的聚丙烯腈基碳纖維年生產(chǎn)能力共約有7.25kt，瀝青基碳纖維為1.28kt。
碳纖維是由有機(jī)纖維經(jīng)碳化及石墨化處理而得到的微晶石墨材料。碳纖維的微觀結(jié)構(gòu)類似人造石墨，是亂層石墨結(jié)構(gòu)。
碳纖維是一種力學(xué)性能優(yōu)異的新材料，它的比重不到鋼的1/4，碳纖維樹脂復(fù)合材料抗拉強(qiáng)度一般都在3500Mpa以上，是鋼的7~9倍，抗拉彈性模量為230~430Gpa亦高于鋼。因此CFRP的比強(qiáng)度即材料的強(qiáng)度與其密度之比可達(dá)到2000Mpa/(g/cm3)以上，而A3鋼的比強(qiáng)度僅為59Mpa/(g/cm3)左右，其比模量也比鋼高。材料的比強(qiáng)度愈高，則構(gòu)件自重愈小，比模量愈高，則構(gòu)件的剛度愈大，從這個(gè)意義上已預(yù)示了碳纖維在工程的廣闊應(yīng)用前景。
綜觀多種新興的復(fù)合材料（如高分子復(fù)合材料、金屬基復(fù)合材料、陶瓷基復(fù)合材料)的優(yōu)異性能，不少人預(yù)料，人類在材料應(yīng)用上正從鋼鐵時(shí)代進(jìn)入到一個(gè)復(fù)合材料廣泛應(yīng)用的時(shí)代。
2化學(xué)性質(zhì)編輯本段碳纖維是含碳量高于90%的無機(jī)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(qiáng)度和模量高，無蠕變，耐疲勞性好，比熱及導(dǎo)電性介于非金屬和金屬之間，熱膨脹系數(shù)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(qiáng)酸作用下發(fā)生氧化，與金屬復(fù)合時(shí)會(huì)發(fā)生金屬碳化、滲碳及電化學(xué)腐蝕現(xiàn)象。因此，碳纖維在使用前須進(jìn)行表面處理。
3制備方法編輯本段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(jīng)碳化制得；按狀態(tài)分為長(zhǎng)絲、短纖維和短切纖維；按力學(xué)性能分為通用型和高性能型。通用型碳纖維強(qiáng)度為1000兆帕（MPa）、模量為100GPa左右。高性能型碳纖維又分為高強(qiáng)型（強(qiáng)度2000MPa、模量250GPa）和高模型（模量300GPa以上）。強(qiáng)度大于4000MPa的又稱為超高強(qiáng)型；模量大于450GPa的稱為超高模型。隨著航天和航空工業(yè)的發(fā)展，還出現(xiàn)了高強(qiáng)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(yīng)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(wěn)定化（預(yù)氧化）、碳化、石墨化等4個(gè)過程。其間伴隨的化學(xué)變化包括，脫氫、環(huán)化、預(yù)氧化、氧化及脫氧等。
4應(yīng)用領(lǐng)域編輯本段碳纖維可加工成織物、氈、席、帶、紙及其他材料。傳統(tǒng)使用中碳纖維除用作絕熱保溫材料外，一般不單獨(dú)使用，多作為增強(qiáng)材料加入到樹脂、金屬、陶瓷、混凝土等材料中，構(gòu)成復(fù)合材料。碳纖維增強(qiáng)的復(fù)合材料可用作飛機(jī)結(jié)構(gòu)材料、電磁屏蔽除電材料、人工韌帶等身體代用材料以及用于制造火箭外殼、機(jī)動(dòng)船、工業(yè)機(jī)器人、汽車板簧和驅(qū)動(dòng)軸等。1994年至2002年左右，隨著從短纖碳纖維到長(zhǎng)纖碳纖維的學(xué)術(shù)研究，使用碳纖維制作發(fā)熱材料的技術(shù)和產(chǎn)品也逐漸進(jìn)入軍用和民用領(lǐng)域?，F(xiàn)在國(guó)內(nèi)已經(jīng)有使用長(zhǎng)纖碳纖維制作國(guó)家電網(wǎng)電纜的使用案例多處。同時(shí)，碳纖維發(fā)熱產(chǎn)品，碳纖維采暖產(chǎn)品，碳纖維遠(yuǎn)紅外理療產(chǎn)品也越來越多的走入尋常百姓家庭。
碳纖維是軍民兩用新材料，屬于技術(shù)密集型和政治敏感的關(guān)鍵材料。以前，以美國(guó)為首的巴黎統(tǒng)籌委員會(huì)(COCOM)， 對(duì)當(dāng)時(shí)的社會(huì)主義國(guó)家實(shí)行禁運(yùn)封鎖政策，1994年3月，COCOM雖然已解散，但禁運(yùn)封鎖的陰影仍籠罩在上空，先進(jìn)的碳纖維技術(shù)仍引不進(jìn)來，特別是高性能PAN基原絲技術(shù)，即使中國(guó)進(jìn)入WTO，形勢(shì)也不會(huì)發(fā)生大的變化。因此，除了國(guó)人繼續(xù)自力更生發(fā)展碳纖維工業(yè)外，別無其它選擇。因此，國(guó)外尤其是碳纖維生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)先的日韓等國(guó)對(duì)中國(guó)的碳纖維材料及制品的出口一直保持相當(dāng)謹(jǐn)慎的態(tài)度，只有為數(shù)很少的中國(guó)企業(yè)能夠與其建立合作關(guān)系，擁有其產(chǎn)品的進(jìn)口渠道。
碳纖維廣泛用于民用，軍用，建筑，化工，工業(yè)，航天以及超級(jí)跑車領(lǐng)域。
5拉伸性能編輯本段概述：
由于原料、模量、強(qiáng)度和最后的熱處理溫度不同，產(chǎn)生了特性不同的碳纖維，前者硬而脆的常用于復(fù)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(yīng)用越來越多兼之其特性，碳纖維強(qiáng)力拉伸性能測(cè)試的緊迫性擺在了我們面前。強(qiáng)伸性能試驗(yàn)屬于破壞性的，試驗(yàn)完畢試樣沒有可恢復(fù)性，又因?yàn)樘祭w維分離成為單纖維以后非常脆弱，因此在每次試驗(yàn)過程中，需要細(xì)心、耐心，試驗(yàn)前不要對(duì)試樣造成損傷。一般試驗(yàn)需要得到的技術(shù)指標(biāo)是CV值、平均值等。
測(cè)試與標(biāo)準(zhǔn)：
碳纖維的拉伸性能測(cè)試分單絲法和復(fù)絲法。
下面首先對(duì)于單絲法拉伸予以描述：碳纖維分離成為單纖維以后非常脆弱，剪切強(qiáng)度很低，稍有不慎就會(huì)斷裂，因此在每次試驗(yàn)過程中，需要細(xì)心、耐心，不要對(duì)試樣造成損傷。國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO11566《碳纖維 單纖試樣的測(cè)定》和日標(biāo)JIS R7601《碳纖維試驗(yàn)方法》指出了采用紙框法固定試樣，當(dāng)然也不排除其他方法。中國(guó)的方法標(biāo)準(zhǔn)正在制定中，但是，檢測(cè)方面的論述已經(jīng)有很多：蘇州經(jīng)貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院、曲阜師范大學(xué)的張小英、張斌在2007年《紡織標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量》發(fā)表了《碳纖維拉伸性能的測(cè)試方法》，《紡織實(shí)驗(yàn)技術(shù)》（中國(guó)紡織出版社）《實(shí)驗(yàn)十五 碳纖維強(qiáng)伸性能測(cè)試》等文章。單纖維強(qiáng)伸性能試驗(yàn)要采用能測(cè)試碳纖維的高強(qiáng)高模纖維強(qiáng)力儀，因碳纖維屬于高強(qiáng)高模纖維，強(qiáng)力儀的夾持器質(zhì)量好壞對(duì)纖維強(qiáng)伸度測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性極為重要，要求既能夾緊纖維試樣在拉伸試驗(yàn)中不打滑，又不因夾持力過大而損傷纖維。早期生產(chǎn)的電子強(qiáng)力儀采用手工夾持器（如LLY-06型強(qiáng)力儀），用人工擰緊螺絲夾緊纖維試樣，夾持力難以控制，為防止試樣打滑往往手工操作夾持力過大，造成夾持器鉗口處應(yīng)力過分集中，測(cè)試結(jié)果強(qiáng)力和伸長(zhǎng)偏低，對(duì)纖維質(zhì)量正確評(píng)定帶來不利結(jié)果。高強(qiáng)高模纖維強(qiáng)力儀采用氣動(dòng)夾持器（如XQ-1C型強(qiáng)力儀），夾持力恒定并可通過氣壓的調(diào)節(jié)控制，減小了操作人員對(duì)測(cè)試結(jié)果的影響，測(cè)試結(jié)果準(zhǔn)確穩(wěn)定, 如CRE型碳纖維強(qiáng)力機(jī)（LLY-06E型電子碳纖維強(qiáng)力儀外觀如圖1所示）。
試樣制備：
紙框法固定試樣，剪取適當(dāng)長(zhǎng)度的該碳纖維試驗(yàn)樣品，用鋼針沿著纖維方向?qū)⑵浞蛛x，使試驗(yàn)樣品蓬松便于抽取。用取樣盤來盛取試樣，為保證測(cè)得結(jié)果的準(zhǔn)確性，不能對(duì)碳纖維造成任何損傷。采用國(guó)外標(biāo)準(zhǔn)制作襯紙很麻煩，在試驗(yàn)過程中有人用電腦制圖找到一個(gè)簡(jiǎn)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(gè)尺寸合適的框，復(fù)制滿A4紙打印（圖2是25mm隔距拉伸尺寸。若50mm隔距拉伸時(shí)，裁切線的長(zhǎng)度應(yīng)增加一倍）；直尺放與裁切線吻合后用刀片沿裁切線將實(shí)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(yàn)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(diǎn)”起到固定單根碳纖維的作用（試驗(yàn)證明：采用“焊接”方式?jīng)]有雙面膠紙固定方式好用，而且夾持試樣時(shí)要離開“焊點(diǎn)”）；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(yàn)樣品端頭，沿剪切線剪切，分離成固定在單個(gè)紙框上的待測(cè)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(xì)，也很難分辨是一根還是兩根，根據(jù)實(shí)驗(yàn)中曲線對(duì)比進(jìn)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(shí)可以用放大鏡配合取樣。
測(cè)試：
測(cè)試程序與儀器型號(hào)有關(guān)系。不同儀器型號(hào)其測(cè)試過程不同。下面分別用兩種LLY-06E、LLY-06型單纖維強(qiáng)力儀的操作過程加以說明。打開儀器電源開關(guān)，設(shè)定操作程序，根據(jù)試驗(yàn)要求設(shè)定所需隔距，例如：25mm、50mm。
按試驗(yàn)要求設(shè)定試驗(yàn)拉伸速度（1～5）mm/min，本實(shí)驗(yàn)?。?mm/min，如果采用松香固定試樣時(shí)，上、下夾持器夾持試樣時(shí)要離開“焊點(diǎn)”，以免試樣脫落和斷裂。
被測(cè)試樣的一端夾持在電子式碳纖維強(qiáng)力儀的上夾持器上，試樣另一端夾持在下夾持器上。采用恒定的拉伸速度拉伸試樣，直至試樣斷裂。記錄單次值的斷裂強(qiáng)力和斷裂伸長(zhǎng)等技術(shù)指標(biāo)，試驗(yàn)結(jié)束后儀器自動(dòng)給出所有技術(shù)指標(biāo)的統(tǒng)計(jì)值。和PC機(jī)聯(lián)機(jī)可獲得實(shí)時(shí)曲線，便于分析技術(shù)數(shù)據(jù)。
1氣動(dòng)夾緊的拉伸試驗(yàn)（LLY-06E型）
將上述準(zhǔn)備好的待測(cè)試樣一端沿著裁切線寬度邊緣，用上夾持器夾緊，另一端沿著裁切線寬度邊緣被下夾持器夾緊，并將夾緊的待測(cè)試樣兩側(cè)剪斷，按“拉伸”，使下夾持器下行，試樣斷裂后，下夾持器自動(dòng)返回。重復(fù)測(cè)試過程，做完設(shè)定次數(shù)。儀器會(huì)在試驗(yàn)過程中自動(dòng)打印試驗(yàn)記錄。由于夾持器沒有直接夾持試樣，減少了試樣斷裂在鉗口的概率。該測(cè)試適用于氣動(dòng)夾緊夾持器的儀器。
如需聯(lián)機(jī)，應(yīng)在開啟電源前接好PC接口，開啟電腦、啟動(dòng)程序，根據(jù)要求設(shè)定數(shù)據(jù)，然后點(diǎn)擊“實(shí)驗(yàn)”進(jìn)入試驗(yàn)狀態(tài)。
2手動(dòng)夾持器夾緊的直接拉伸試驗(yàn)（LLY-06型）
由于社會(huì)上手動(dòng)夾持、通用的單纖維強(qiáng)力儀較多，有人曾經(jīng)在上面做過大量試驗(yàn)。這一類單纖維強(qiáng)力儀的夾持器不適合襯紙固定試樣，只有用傳統(tǒng)方式夾持拉伸，實(shí)踐證明：只要儀器技術(shù)達(dá)標(biāo)，雖然未曾拉伸斷試樣的概率比較高，細(xì)心一些也可以作，但是手法很重要。將上夾持器取下平放在襯墊上，把一束碳纖維試驗(yàn)樣品放在夾持器左前方；右手向右抽取一根碳纖維，左手推動(dòng)夾持器（注：
合作分類 : 碳纖維 ;

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加工方式 : 來圖加工;來樣加工;其他;
工藝 : 鉆孔;建材組裝;防腐處理;機(jī)器磨邊;切斷;表面裝飾;其他建材加工工藝;
品牌名稱 : 南方