在第三次国际碳纤维会议上(1985年,伦敦),曾建议按力学性能将碳纤维分成下列5级。超高模量级(UHM):模量在395GPa以上;高模量级(HM):模量在310~395GPa间;中模量级(IM):模量在255~310GPa间;超**度级(UHT):强度在3.5GPa以上,模量在255GPa以下;**度级(HT):强度达3.5GPa。这两种分级法都有不足之处。现在高性能碳纤维产品分类由制造商自行标明:原纤维种类、单丝孔数、直径、排列方式(如平行、缠结、加捻等),有无表面处理(及其种类),有无上浆(及浆剂种类)等。一些重要的高性能商品名称及性能,可见聚丙烯腈基炭纤维和沥青基炭纤维。其互相结合后,整体综合寿命完全可以达到10年以上。天津什么是碳纤维填料
)强度高,弹性好:碳纤维的比强度(即抗拉强度与密度的比值)是钢的6倍,是铝的17倍;比模量(即杨氏模量与密度的比值,是物体弹性好坏的一个标志)是钢或铝的3倍以上。比强度高,就能承受较大的工作负荷,其最大工作压力可用到350公斤/厘米2。此外,它的压缩率和回弹性均比纯F-4及其编织物要大。(2)耐疲劳和耐磨性好:它的耐疲劳特性,比环氧树脂高得多,也比金属材料高;石墨纤维具有自润滑性,摩擦系数很小,其磨损量比一般石棉制品或F-4编织物小5~10倍。(3)导热和耐热性能好:碳纤维增强塑料导热性好,摩擦产生的热量容易散发出去,内部不易过热和蓄热,可以作为动密封材料。在空气中,它可以在-120~350℃的温度范围内稳定工作。随着碳纤维中碱金属含量的减少,使用温度还有可能进一步提高;在惰性气体中,它适应温度可达到2000℃左右,而且能经受冷热的急剧变化。玄武区国产碳纤维填料填塞的碳纤维束长丝,具有较为松散不影响水利通道的特性。
20世纪70年代末期,国际理论与应用化学联合会(IUPAC)曾对炭纤维的分类和命名作了规定。首先用PAN(聚丙烯腈),MP(中间相沥青)及VS(黏胶)表示碳纤维的类别,再以小写英文字母表示热处理温度如lht(表示热处理温度,低于1400℃),hht(热处理温度在2000℃以上),然后再加上表示性能的符号(如HT表示**、HM高模、SHT超**、HTHS**高应变、IM中模及UHM超高模等)。同时指出,聚丙烯腈基,黏胶基及普通型沥青基碳纤维均属难石墨化的聚合物炭,而中间相沥青基炭纤维及气相生长的碳纤维是易石墨化碳。
碳元素具有同素异构现象,常见的有无定形碳、石墨和金刚石。由于分子结构不同,性能差异很大。前者几乎没有强度;后者则具有很高的强度和硬度。石墨的分子结构是层状的六方晶体结构,呈现各向异性:平行于层面方向的强度和弹性模量高,而垂直于层面方向的强度和弹性模量则较低。碳纤维就是一种由许多石墨晶体组成的多晶纤维。尽管这些晶体在纤维内的排列是不规则的,但为获得**度和高模量的碳纤维,希望纤维中石墨层面的方向平行于纤维轴线方向。通常,把石墨晶体层面和纤维轴线的交角叫取向角。该设计赋予填料具有极强脱氮效果的特性。
在民用汽车领域,奔驰尝试应用碳纤维材料作为溃缩区域,首先在SLR McLaren上得到了应用。呈尖塔状的碳纤维溃缩柱由无数根粗壮的碳纤维经过编织而成,虽然结构依旧无比坚硬,但是在设计上让它能够在正面碰撞时破碎成无数细小的碎片,来吸收大量的能量,并且碎片不会对人造成伤害,这一点非常类似于汽车钢化玻璃的破碎原理。奔驰SLR McLaren的碳纤维车体**前端的部分就是碳纤维溃缩柱奔驰SLR McLaren的碳纤维车体宝马已经开始尝试全碳车体宝马已经开始尝试全碳车体在小型车上的应用,只是相对于金属材料的可回收、可修复性来说,碳纤维的溃缩柱是一次性产品,高昂的价格让它只能应用在超级跑车领域。填塞的螺旋缠绕聚丙烯纤维束或者亲水聚氨酯生物海绵。玄武区国产碳纤维填料
中空碳纤维(用于飞机制造工业,提高复合材料的冲击韧性。天津什么是碳纤维填料
1879年爱迪生曾用纤维素纤维,如竹、亚麻或棉纱为原料,首先制得碳纤维并获得**,但当时制得的纤维力学性能很低,工艺也不能工业化,未能获得发展。20世纪50年代初,由于火箭、航天及航空等前列技术的发展,迫切需要比强度、比模量高和耐高温的新型材料,另外,采用前驱纤维为原料经热处理的工艺可制得碳纤维连续长丝,这一工艺奠定了碳纤维工业化的基础。40多年来,碳纤维经历的重大技术进展如下:20世纪50年代初,美国Wright-Patterson空军基地以黏胶纤维为原料,试制碳纤维成功,产品作火箭喷管和鼻锥的烧蚀材料,效果很好。1956年美国联合碳化物公司试制高模量黏胶基碳纤维成功,商品名“Thornel—25”投放市场,同时开发了应力石墨化的技术,提高碳纤维的强度与模量。天津什么是碳纤维填料
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