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從碳(tàn)纖(xiān)維(wéi)到碳布,它如何一步步變(biàn)強

發布時(shí)間:2020-09-16 07:00:00發布作者:施邦實業文章來源:施邦實業

碳(tàn)纖維(carbon fiber,簡稱CF),是一種含碳量在95%以上的高(gāo)強度、高(gāo)模量纖(xiān)維的新型纖維材料。它是由片狀石墨微晶等有機纖維沿纖維軸向方向堆砌而成,經碳化及石墨化處理而得到的微晶石墨材料(liào)。碳(tàn)纖維“外柔內剛”,質量比金屬鋁輕(qīng),但強度卻高於鋼鐵,並且具有(yǒu)耐腐(fǔ)蝕、高模量的特性,在國防軍工和民用方麵都是重(chóng)要材料。



孵化記:原(yuán)料的選擇


碳纖維是由有(yǒu)機聚合物製成的(de),有機聚合物被碳原子(zǐ)保持在一起(qǐ)的長鏈分子(zǐ)組成(chéng)。大多數碳纖維(約90%)是由聚丙烯腈(PAN)原料製成的,少量(約10%)是通(tōng)過人造絲或瀝青原料生產的。



製造過(guò)程中使用的氣體、液體和其(qí)他材料會產生特定的效果,並形成不同質量和等級的碳纖維。碳纖(xiān)維製造商使用專有配方(fāng)和原料組合作為其(qí)生產的材料,通(tōng)常,他們將這些特定配方視為(wéi)高度商(shāng)業秘密。



誕生記(jì):製作碳纖維


碳纖維生產製造涉及化學和機械過程,前(qián)驅體通過牽(qiān)伸形成連續絲狀纖維(wéi),然後在惰性氣氛(fēn)中高溫(wēn)加熱,從而使纖維原子劇烈振動,以至於幾乎所有非碳原子都被(bèi)排出。



經(jīng)過高溫碳化處理後,剩餘的纖維由緊密的長碳原子鏈組成,幾乎沒有或沒有剩餘非碳(tàn)原子。這些纖維隨後將被編織成織物或與其他(tā)材料組合,或通過長絲纏(chán)繞、模具加工等加工成期望的形狀和尺寸。


施邦碳纖維布編織生產(chǎn)線



變形記:編織(zhī)大法


因為碳纖維是絲狀的,為了更(gèng)好的發揮作用,需要(yào)對碳纖維進行編織,從而獲得(dé)碳纖(xiān)維編織布。碳纖維布一般分為單向(xiàng)碳纖維布雙向碳纖維布、其他碳纖維布,今天小編主要為您介紹(shào)前兩種。


施邦碳纖維布生產車間


單向碳纖維布



單(dān)向碳纖維布(bù)是(shì)指在一個方向(通常是經向)具有大量的碳纖維(wéi)絲,在另一方向隻有少量(liàng)並且通常(cháng)是細的碳纖維絲,結果實際上布的全部強度都在第一方向上的一種(zhǒng)碳纖維布。

平紋編(biān)織法

施邦平紋編織碳纖維布


其實單向碳纖維(wéi)布並(bìng)不是(shì)指隻有(yǒu)一個方向有碳纖維,它經(jīng)向和(hé)緯向都有碳纖維,但通常(cháng)在緯向上隻有少量的碳纖維紗,起到固定作用,防止其散開。該單向碳(tàn)纖維(wéi)布在經向保持了(le)碳纖維的全部強度,特別有利於作為補強材料使用(yòng)。因(yīn)此單向碳纖維布和樹脂組合廣泛的應用於建築、橋梁的加固材料


施邦碳纖維布(bù)

碳纖維(wéi)強度是同等體截麵鋼材的7-10倍(bèi),質量約為鋼材的1/5,具有強度高(gāo)、質量輕、施工簡便(優越的樹脂浸漬性、易除氣泡、優良的作業性、捆包緊(jǐn)湊、輕便、可卷(juàn)包、便攜、粘貼隨意性、對凹凸麵(miàn)的附著性優良、沿碳素纖維方向剪裁纖維(wéi)絲不淩亂)、耐腐蝕的特性,是一種具有劃時代意義的加固材料,有著(zhe)傳統加(jiā)固材料無法比擬的優越性。



雙向碳纖維布(bù)


雙向碳纖維布是使用碳纖維絲束,經、緯雙向編織而成,可以利用機織、針織、編織等,其紋路還有多種。


1、平紋(wén)編織布

平紋編織的特點是經紗(shā)和緯紗(shā)以一上(shàng)一下的規律交織。也就是經緯紗每隔一根紗就交錯一(yī)次,所以交織點(diǎn)最(zuì)多,使織物堅牢(láo)、耐磨、硬挺、平(píng)整(zhěng),但(dàn)彈性較小,光(guāng)澤一般,平紋織物密度不可能太高,較為(wéi)輕薄,耐(nài)磨性較好,透氣性較好,布麵均勻且正反(fǎn)麵(miàn)相同。這(zhè)種碳纖維布的纖維束由於一直處於上下起伏的狀態,纖維彎曲點比較多(duō),在受拉伸過程中伸長率較高



2、緞紋編織布

緞紋編織具備單獨(dú)的、互不連續的經交織點(或緯交織點)在組織循環中有規律的均勻分布,這樣的編(biān)織形式稱為緞紋。它的特點是經線(或緯線)浮線較長,交織點較少,它們雖(suī)形成斜線,但(dàn)不是連續的,相(xiàng)互間隔距(jù)離有規律而均勻,此(cǐ)纖維布結構形式稱為緞紋組織。緞紋(wén)纖維布經紗和緯紗至少隔三根才交織一次,因此這種編織結構使織物(wù)密度更高,因而纖維布更加厚實。這(zhè)種緞紋纖維布表麵平滑勻整,質地柔軟,富有光澤或稍呈紋路。這類纖維布強度低於平紋和斜紋



3、斜紋編織布

斜紋編織纖維布具有(yǒu)與纖維束排布方向有一定夾角的斜向紋路,這個紋路(lù)方向上並不存在纖維束,而是由於纖維束(shù)經緯向編(biān)織過程,經向或緯向纖維束跳過兩束緯向或經向纖維進行編織。也就是纖維束一上一下的編織頻率減小,纖維束(shù)浮長增(zēng)大,同時相鄰兩個(gè)纖維(wéi)束錯開一個編織位。這種斜紋外觀具有(yǒu)很強的立體感,用來做汽車改(gǎi)裝製品,比如麵板(bǎn)、引(yǐn)擎蓋、排氣筒等。



這三種編織形態由於碳纖維束受(shòu)到彎曲和其(qí)他纖維束的影響造成碳纖(xiān)維布的強度有差異,而且表征碳(tàn)纖維編(biān)織布強(qiáng)度會有拉伸力、撕扯(chě)力、頂(dǐng)破力、彎曲力等,這些也是隨著編織方(fāng)式的不(bú)同各有差異。總體來說在碳纖維(wéi)束排布方向上的拉伸強度與纖(xiān)維強度和(hé)纖維摩擦力相關。在研究編織(zhī)結構(gòu)對碳布強度的影響則有平(píng)紋>斜紋>緞紋(wén)。而在(zài)撕扯強度方麵則有緞紋>斜紋>平紋



升職記:加(jiā)固小能手


經(jīng)過特殊編織等加工,碳纖維才變成了現在應用廣泛的碳纖維布。除了(le)結構、外觀發生了變(biàn)化。他的各方麵性(xìng)能從各方麵都實現了質的飛(fēi)越。因其強(qiáng)度高,密度小,厚度(dù)薄得特點,基本(běn)不增加加固構(gòu)件自(zì)重及截麵尺寸。適用麵(miàn)廣,廣泛適用於建築物橋梁(liáng)隧道等各種結構類型(xíng)、結構形狀的加固修複和抗震(zhèn)加固及節點的結構加固。




從特(tè)點上來看(kàn),碳纖維布的高強(qiáng)高效性上,它的強度為普(pǔ)通鋼板的10倍,抗拉強度2500-3550mpa,彈性模量在2.35*105-5.0*105mpa。其次,在碳纖維布中也是分(fèn)等級(jí)的,分為300g碳纖維布200g碳纖維布,在外觀上看不出所以(yǐ)然來,在力學的角度說那就是有區別的。



碳纖維布(bù)有一級300g、一級200g、二級300g、二(èr)級200g規格的碳布,在區別說(shuō)小邦來跟你(nǐ)簡單分享:

一級碳纖維布的抗(kàng)拉強度≥3400MPa,彈性模量≥230GPa,伸長率≥1.6%;

二級碳纖維布的抗拉強度≥3000MPa,彈性(xìng)模量≥200GPa,伸長率≥1.5%。

總之(zhī)一句話(huà),在選擇碳(tàn)纖維布(bù)的時候要求碳布抗拉強度為(wéi)3400MPa,一級碳布抗拉強度設計值在重要構件中取(qǔ)1600MPa,在一般構件中取2300MPa



施邦碳纖(xiān)維布質量數據


碳纖維布用於結構構件的抗拉、抗剪(jiǎn)和抗震加固,該材料與配套浸漬膠共同使用成為碳纖維複合(hé)材料,可構成完整的性能卓越的碳纖維布片材增強體係,適用(yòng)於處理建築物使用荷(hé)載增加、工(gōng)程使用功能改變、材料老化、混凝土強度等級低於(yú)設計值(zhí)、結構裂縫處理、惡劣環境服役構件修繕、防(fáng)護的加固工程。


施邦碳纖維布


施邦碳纖(xiān)維布采用原裝進口建築(zhù)布專用12K高精碳絲成品,通過19項安全性檢測,打造完美的粘接性能,根據碳絲的延展性,施邦研發出配套的碳纖(xiān)維浸漬膠,粘接匹配(pèi)性能更(gèng)佳,大幅提高碳纖維布的抗拉強(qiáng)度。選擇施邦!將會是你做的最正確的一個選擇!



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