碳纤维复合芯导线的特点和应用

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1、什么是碳纤维碳纤维是一种主要由碳元素组成的特种纤维，其含碳量随种类不同而异，一般在90%以上。碳纤维具有碳素材料的特性，如耐高温、耐磨擦、导电、导热及耐腐蚀等，但与一般碳素材料不同的是，其外形有显著的各向异性、柔软、可加工成各种织物，沿纤维方向表现岀很高的强度。碳纤维比重小，有很高的比强度。碳纤维是由含碳量较高、在热处理过程中不熔融的人造化学纤维，经热稳定氧化处理、碳化处理及石墨化等工艺制成的。碳纤维的主要用途是与树脂、金属、陶瓷等基体复合，做成结构材料。碳纤维增强环氧树脂复合材料，其比强度、比模量综合指标，在现有结构材料中是最高的。碳纤维复合材料在高温条件下以及对材

2、料强度、刚度、重量、疲劳度等有苛刻要求的应用领域具有很强的优势。碳纤维及其复合材料是50年代初应火箭、宇航及航空等尖端科学技术的需要而发展起來的，在航空航天领域有着极其重要的应用。此外，还广泛应用于体育器械、纺织、化工机械及医学领域。由碳纤维和环氧树脂结合而成的复合材料，由于其比重小、刚性好和强度高而成为一种先进的航空航天材料。因为航天飞行器的重量每减少1公斤，就可使运载火箭减轻500公斤。同样，飞机重量的减轻也可以减少油耗，提高航速。比如，有一种垂直起落战斗机，它所用的碳纤维复合材料已占全机重量的1/4,占机翼重量的1/3。据报道，美国航天飞机上3级火箭推进器的关键

3、部件以及先进的MX导弹发射管等，都是用先进的碳纤维复合材料制成的。碳纤维一一是由有机母体纤维(例如粘胶丝、聚丙烯月青或沥青)采用高温分解法在1000〜3000度高温的惰性气体下制成的。其结果是除碳以外的所有元素都予以去除。碳纤维还是一种力学性能优异的新材料，它的比重不到钢的1/4,碳纤维树脂复合材料抗拉强度一般都在3500Mpa以上，是钢的7〜9倍，抗拉弹性模量为23000^43000Mpa亦高于钢。因此CFRP的比强度即材料的强度与其密度之比可达到2000Mpa/(g/cm3)以上，而A3钢的比强度仅为59Mpa/(g/cm3)左右,其比模量也比钢高。材料的比强度愈

4、高，则构件自重愈小，比模量愈高，则构件的刚度愈大，从这个意义上已预示了碳纤维在工程的广阔应用前景，综观多种新兴的复合材料(如高分子复合材料、金属基复合材料、陶瓷基复合材料)的优异性能，不少人预料，人类在材料应用上正从钢铁吋代进入到一个复合材料广泛应用的吋代。碳纤维研制和应用可以追溯到1850年的碳素灯丝，此后的研究应用一直处于停滞状态，到上世纪五十年代随着工业技术的发展和军事工业的要求，碳纤维的研制和生产，和继解决了原丝的选择和高温碳化的工业生产工艺，使碳纤维应用才进入到一个新阶段。首先是在航空航天等军事领域的应用，逐步扩展到高级民用工业，而真正用于建筑工程结构加固也

5、就只有近十多来年的历史。碳纤维和石墨纤维一般统称为碳纤维，含碳量都在95%以上，但碳元素只有在高温高压下才能熔融，不可能直接从碳元素制取碳纤维，理论上任何有机纤维经碳化后均可制成碳纤维，实际上目前具有工业意义的原丝仅有聚丙烯睛纤维（PAN）和中间相沥青，各国生产碳纤维主要是以聚丙烯膳纤维为原料，经过高温碳化等特殊工艺加工成极细的纤维丝（直径5~10»m）,提高单丝强度，使一定量纤维的表面积增大很多，更利于加强与树脂胶的结合。过去制约碳纤维加固技术应用的因素之一是原丝和成品的价格，刚研制成功时每公斤的碳纤维原丝价在1000美元以上，当前己降至30美元以下；碳纤维原丝产量

6、最高的国家仍是日木和美国，而以碳纤维布商品进入中国大陆市场的则有H本、法国、瑞士和台湾等地的产品，用进口原丝加工编织的国产碳纤布亦开始进入市场，市场竞争日趋激烈，价格正在逐渐下降。应用：碳纤维成品在土木工程中应用主要有纤维布、纤维板、棒材、型材、短纤维等，各有不同的使用范围，而当前加固工程中用量最大和最普遍的还是碳纤维布（片），碳纤维布常用的规格是200g/m2和300g/m2,厚度分别是0.111mm和0.167mni；碳纤维复合板厚度一般为1.2^1.4mm,由3~4层碳纤布经过树脂浸渍固化而成，主要用于梁、板的加固，用纤维板加固的结构，外形规整，施工简便，但原材

7、单价较高，国内使用尚不普及。高性能碳纤维布的最主要指标仍是其强度、弹性模量和断裂伸长.结构加固主要是利用碳纤维的高抗拉性能.粘贴：粘结剂的性能和粘贴工艺是使被加固构件与碳纤维布共同受力的保证，要求粘结剂对被粘贴界面和碳纤布有高的粘结力和强度，抗拉、抗压、特别是粘贴抗剪强度应远高于混凝土相应的强度，粘结剂对界面和碳纤维布都耍有良好的渗透性和相容性，具有抗冲击、耐疲劳、抗老化等优异性能，因此应该采用专用的粘结剂；完善的施工工艺是加固效果的重要因素，主要的要求是：清理、修复、整平被粘贴面，被粘贴面应干燥、防潮；采用专用的工具，涂布粘度较大的粘结剂，对碳纤布