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文檔簡介

1、碳纖維布基本知識用途:碳纖維布與結(jié)構(gòu)膠配套使用成為碳纖維復(fù)合材料,結(jié)構(gòu)的加固,可有效提高構(gòu)件的承載力、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(shè)計值;5、結(jié)構(gòu)裂縫處理;6、惡劣環(huán)境服役構(gòu)件修繕、防護。其他用途:人造衛(wèi)星、飛機、火箭、特點:適用于混凝土結(jié)構(gòu)、木質(zhì)抗震性能和耐久性。是處理下列工程問體育用品、工業(yè)產(chǎn)品等眾多領(lǐng)域。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(jié)構(gòu)膠配合使用,能阻止有害介質(zhì)浸滲,對內(nèi)部結(jié)構(gòu)起保護作用;Word文檔3、比重是鋼材的23%基本不增加構(gòu)件自重,不改變構(gòu)件截面

2、尺寸;4、可彎曲纏繞成型,對各類曲面、異型構(gòu)件加固優(yōu)勢更為顯著;5、可任意剪裁,易粘貼,施工質(zhì)量易于保證。不需大型施工機具,可搭接粘結(jié)任意延長,無明火作業(yè),施工工期短。碳素纖維布技術(shù)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(%)1.5注思事項直接接觸絲屑對人體啟刺激性碳纖

3、維布使用說明碳纖維布均與配套結(jié)構(gòu)膠配合使用,形成高性能復(fù)合材料。碳纖維加固工藝流程:構(gòu)件表面處理一粘貼面修補找平(若平整,此步驟可省去)一涂底膠一卸荷(根據(jù)實際情況和設(shè)計要求,此步驟有時省去)一配置面膠和裁剪碳纖維布一粘貼碳纖維布一固化一檢驗一維護1 .構(gòu)件表面處理2 .粘貼面修補找平環(huán)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(shè)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小時)1882年,

4、碳絲電燈實用化1911年,鴇絲電燈實用化1950年,美國Wright-Patterson空軍基地開始研制黏膠基碳纖維1959年,美國UCC公司生產(chǎn)低模量黏膠基碳纖維Thornel25”,日本大阪工業(yè)試驗所的進藤昭男發(fā)明了PAN基碳纖維1962年,日本碳公司開始生產(chǎn)低模量PAN基碳纖維(0.5噸/月)1963年,英國皇家航空研究所(RAE)的瓦特和約翰遜成功地打通了制造高性能PAN基碳纖維(在熱處理時施加張力)的技術(shù)途徑1964年,英國Courtaulds,Morganite和Roii-Roys公司利用RAE技術(shù)生產(chǎn)PAN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UCC公司

5、開始生產(chǎn)高模量黏膠基碳纖維(石墨化過程中牽伸)1970年,日本吳羽化學公司生產(chǎn)瀝青基碳纖維(10噸/月),日本東麗公司與美國UCC進行技術(shù)合作1971年,日本東麗公司工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)PAN基碳纖維(1噸/月),碳纖維的牌號為T300,石墨2f維為M401972年,美國Hercules公司開始生產(chǎn)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(chǎn)PAN基碳纖維(0.5噸/月)日本東麗公司擴產(chǎn)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(chǎn)13噸/月1975年,碳纖維網(wǎng)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T

6、hornelP”美國UCC的高性能瀝青基碳纖維商品化1976年,東邦人造絲公司與美國塞蘭尼斯進行技術(shù)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(shè)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(shù)合作1984年,臺灣臺塑與美國Hitco公司進行技術(shù)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

7、碳纖維M70J,楊氏摸量高達690GPa碳纖維生產(chǎn)技術(shù)路線及應(yīng)用領(lǐng)域按原料體系的不同,碳纖維主要分為:黏膠基碳纖維、聚丙烯月青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(chǎn)品,利用其孔隙結(jié)構(gòu)發(fā)達和容易調(diào)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(chǎn)量不足世界碳纖維總產(chǎn)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、聚丙烯月青基碳纖維聚丙烯月青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(shù)突破打

8、通了制造高性能碳纖維的通道;2、PAN原絲質(zhì)量是制造高性能碳纖維的前提;3、一條龍生產(chǎn)線得到發(fā)展,世界上幾條著名的PAN基碳纖維生產(chǎn)線大多是從原絲開始,直到碳纖維以及中、下游產(chǎn)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(chǎn)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濕紡二甲基業(yè)碉一法濕紡日本東邦氯化鋅水溶液rm熔紡美國BASF二甲基乙酰胺二步法濕紡日本二菱人造絲二甲基甲酰胺rm濕紡日本愛克綸NaSCN二步法濕紡英國考特爾茲二甲基甲酰胺二步法濕紡日本旭化成NaSCNrm濕紡二甲基壓碉二步法干噴濕紡當

9、前,PAN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(124K)的質(zhì)量提高,普及是指大絲束碳纖維(48540K)的產(chǎn)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(chǎn)碳纖維的新原料,是目前碳纖維領(lǐng)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(yīng)用概況碳纖維長絲預(yù)浸料單項預(yù)浸料(無緯布)雙向預(yù)浸料收黑布)束絲預(yù)浸料織物二維織物三維織物多維織物短切纖維鍍、噴金屬碳纖維紙粒料微纖(研磨)各種浸漬物短切復(fù)合纖維包覆塑料導線電纜五、碳纖維及其復(fù)合材料的應(yīng)用領(lǐng)域(一)*別應(yīng)用領(lǐng)域利用碳纖維的特性一

10、次結(jié)構(gòu)材料;主翼、尾翼、機體二次結(jié)構(gòu)材料;輔翼、方飛機向舵、升降舵內(nèi)裝飾材料:舵底板、行輕量化、耐疲勞、耐熱性李架、廁所、座椅“天航制動剎車盤、剎車片隱身材料:結(jié)構(gòu)隱身材料宇宙飛行器衛(wèi)星:拋物面天線、太陽能電池梁、殼體結(jié)構(gòu)材料,航大飛機: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、耐熱釣具釣竿、滑輪網(wǎng)拍類輕量化、剛性、【體器網(wǎng)球拍、羽毛球敏感性,才高爾夫球拍吸能減震性其他高爾夫球桿、棒頭冰球棒、滑雪板、自行車、賽車、賽艇、游艇、劃艇、水上劃艇、弓箭、乒乓球拍、冰球鞋碳纖維及其

11、復(fù)合材料的應(yīng)用領(lǐng)域(二)應(yīng)用,頁域應(yīng)用實例利用特性E用器X衍射儀的床板、頭托、密著板、暗合、CT板1假肢、假手、假眼、人造骨、人造關(guān)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、X射線透過性好、生物相容性好1d源分離油用超級離心機轉(zhuǎn)筒、核反映堆第一壁材發(fā)動汽布構(gòu)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、太陽能熱水器斤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、導電減振土木筑高層建筑的幕墻、絕熱板、圓頂建筑的橫梁、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(jié)構(gòu)補強、

12、修補、維修、加司增強木材復(fù)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(chǔ)設(shè)施建設(shè)、建筑結(jié)構(gòu)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(CNG)、消聲壁(隔音墻)高比強、高比模、減振吸能、耐疲勞、耐腐蝕、耐磨損賽車底盤、氣體及制動器線性發(fā)動機牽引機車、超導列車的支撐件、集裝箱局速列車車廂及制動器、轉(zhuǎn)向架構(gòu)件、自動轉(zhuǎn)動軸電視天線、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、半導體支架電子高比強、高比電氣計算機和傳真機等的電磁屏敝材料、艦船通訊室設(shè)模、線膨脹系數(shù)小、及儀施電池屏

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