碳纤维布基本知识

1、用途：碳纤维布与结构胶配套使用成为碳纤维复合材料， 适用于混凝土结构、 木质结构的加固， 可有效提高构件的承载力、 抗震性能和耐久性。 是处理下列工程问题的优秀备选方案：1、建筑物使用荷载增加；2、工程使用功能改变；3、材料老化；4、混凝土强度等级低于设计值；5、结构裂缝处理；6、恶劣环境服役构件修缮、防护。其他用途：人造卫星、飞机、火箭、体育用品、工业产品等众多领域。特点：1、碳纤维抗拉强度高，高于普通钢10-15 倍；2、耐酸碱，抗腐蚀，适宜在恶劣环境中服役；与结构胶配合使用，能阻止有害介质浸渗，对内部结构起保护作用；3、比重是钢材的 23%，基本不增加构件自重，不改变构件截面尺寸；4、可

2、弯曲缠绕成型，对各类曲面、异型构件加固优势更为显著；5、可任意剪裁，易粘贴，施工质量易于保证。不需大型施工机具，可搭接粘结任意延长，无明火作业，施工工期短。碳素纤维布技术指标碳丝密度（ g/cm3）纱束线密度（ g/1000m）800每束纱含单丝数目（根）12000纱束型号12K幅宽（ mm）100，200， 300，500，1000，1500常备规格（ g/m2）200， 300计算厚度（ mm）（200g/m2），（ 300g/m2）出厂包装（ m/卷）100抗拉强度（ MPa）>3400弹性模量（ MPa）>210000伸长率 (%)>注意事项直接接触丝屑对人体有刺激性

3、碳纤维布使用说明碳纤维布均与配套结构胶配合使用, 形成高性能复合材料。碳纤维加固工艺流程：构件表面处理粘贴面修补找平 ( 若平整，此步骤可省去 ) 涂底胶卸荷 ( 根据实际情况和设计要求， 此步骤有时省去 ) 配置面胶和裁剪碳纤维布粘贴碳纤维布固化检验维护1. 构件表面处理2. 粘贴面修补找平 ( 若平整，此步骤可省去 )3. 配置底胶4. 卸荷 ( 根据实际情况和设计要求，此步骤有时省去 )5. 配置面胶和裁剪碳纤维布6. 粘贴碳纤维布7. 固化8. 检验9. 维护碳纤维发展简史1860 年，斯旺制作碳丝灯泡1878 年，斯旺以棉纱试制碳丝1879 年，爱迪生以油烟与焦油、棉纱和竹丝试制碳丝

4、（持续照明45 小时）1882 年，碳丝电灯实用化1911 年，钨丝电灯实用化1950 年，美国 right-Patterson空军基地开始研制黏胶基碳纤维1959 年，美国公司生产低模量黏胶基碳纤维“hornel 25”，日本大阪工业试验所的进藤昭男发明了基碳纤维1962 年，日本碳公司开始生产低模量基碳纤维（. 吨 / 月）1963 年，英国皇家航空研究所（）的瓦特和约翰逊成功地打通了制造高性能基碳纤维（在热处理时施加张力）的技术途径1964 年，英国 Courtaulds,Morganite和 Roii-Roys公司利用技术生产基碳纤维1965 年，日本群马大学的大谷杉郎发明了沥青基碳纤

5、维美国公司开始生产高模量黏胶基碳纤维（石墨化过程中牵伸）1970 年，日本吴羽化学公司生产沥青基碳纤维（吨/ 月），日本东丽公司与美国进行技术合作1971 年，日本东丽公司工业规模生产PAN基碳纤维（ 1 吨/ 月），碳纤维的牌号为 T300，石墨纤维为 M401972 年，美国 Hercules 公司开始生产 PAN基碳纤维日本用碳纤维制造钓竿，美国用碳纤维制造高尔夫球棒1973 年，日本东邦人造丝公司开始生产PAN基碳纤维（吨 / 月） 日本东丽公司扩产 5 吨/ 月1974 年, 碳纤维钓竿、高尔夫球棒迅速发展日本东丽公司扩产13 吨/ 月1975 年, 碳纤维网球拍商品化美国 UCC公

6、司公布利用中间相沥青制造高模量沥青基碳纤维“ Thornel P” 美国 UCC的高性能沥青基碳纤维商品化1976 年 , 东邦人造丝公司与美国塞兰尼斯进行技术合作住友化学与美国赫格里斯（ Hercules ）成立联合公司1979 年, 日本碳公司与旭化成工业公司成立旭日碳纤维公司1980 年, 美国波音公司提出需求高强度、大伸长的碳纤维1981 年, 台湾台塑设立碳纤研究中心，日本三菱人造丝公司与美国Hitco 公司进行技术合作1984 年, 台湾台塑与美国Hitco 公司进行技术合作， 日本东丽公司研制成功高强中模碳纤维T8001986 年, 日本东丽公司研制成功高强中模碳纤维T10001

7、989 年, 日本东丽公司研制成功高模中强碳纤维M601992 年, 日本东丽公司研制成功高模中强碳纤维M70J,杨氏摸量高达 690GPa碳纤维生产技术路线及应用领域按原料体系的不同， 碳纤维主要分为： 黏胶基碳纤维、 聚丙烯腈基碳纤维和沥青基碳纤维。一、黏胶基碳纤维黏胶基碳纤维主要用于耐烧蚀材料和隔热材料， 目前 , 黏胶基碳纤维仍占据着其他碳纤维不可取代的地位， 是重要的战略物资。 在民用市场方面， 利用其柔软与导电性制作电热产品， 利用其孔隙结构发达和容易调控的特性制造活性碳纤维系列制品 , 是良好的环保材料和医用卫生材料。黏胶基碳纤维的产量不足世界碳纤维总产量的 1%，它虽然不会有大

8、的发展 , 但也不会被彻底淘汰出局。二、聚丙烯腈基碳纤维聚丙烯腈基碳纤维是目前的主流，占据了主要的市场费额：1、瓦特的技术突破打通了制造高性能碳纤维的通道；2、PAN原丝质量是制造高性能碳纤维的前提；3、一条龙生产线得到发展， 世界上几条著名的 PAN基碳纤维生产线大多是从原丝开始，直到碳纤维以及中、下游产品开发。例如：日本东丽、东邦、三菱人造丝公司，美国的赫克利公司和阿莫科公司， 以及中国台湾地区的台塑都是从聚合、纺丝开始，国外原丝主要生产工艺路线见下表：研制单位溶剂工艺路线纺丝方法湿纺日本东丽二甲基亚砜一步法湿纺日本东邦氯化锌水溶液一步法熔纺美国二甲基乙酰胺二步法湿纺日本三菱人造丝二甲基甲

9、酰胺一步法湿纺日本爱克纶NaSCN二步法湿纺英国考特尔兹二甲基甲酰胺二步法湿纺日本旭化成NaSCN一步法湿纺二甲基压砜二步法干喷湿纺当前，基碳纤维向两个方面发展：一是提高，二是普及。提高是指小丝束碳纤维（）的质量提高，普及是指大丝束碳纤维 (48540K) 的产量大幅度增加，价格日趋下降。三、沥青基碳纤维1965 年, 日本群马大学的大谷衫郎研制沥青基碳纤维获得成功，从此，沥青成为生产碳纤维的新原料，是目前碳纤维领域中仅次于 PAN基的第二大原料路线。四、碳纤维和深加工制品及其应用概况预浸料碳织物纤维短切纤维长丝镀、喷金属包覆塑料单项预浸料（无纬布）双向预浸料 ( 带、布 )束丝预浸料二维织物

10、三维织物多维织物碳纤维纸粒料微纤（研磨）各种浸渍物短切复合纤维导线电缆五、碳纤维及其复合材料的应用领域（一）类别应用领域利用碳纤维的特性一次结构材料 ; 主翼、尾翼、机体二次结构材料； 辅翼、方向舵、升降舵航天航飞机轻量化、耐疲劳、空内装饰材料：舵底板、行耐热性李架、厕所、座椅制动刹车盘、刹车片隐身材料：结构隐身材料宇宙飞行器导弹、火箭其他卫星：抛物面天线、 太阳能电池梁、壳体结构材料， 航天飞机：机翼、头锥、刹车盘喷管、发动机罩、 防热材料、仪器舱、导弹发射筒宇宙空间站、卫星发电站、太空望远镜钓竿、滑轮网球拍、羽毛球耐磨损、导热性轻量化、耐烧蚀、耐热轻量化、尺寸稳定性、耐热文体器钓具网拍类拍

11、高尔夫球杆、棒头轻量化、刚性、敏感性，材高尔夫球其他冰球棒、滑雪板、自行车、赛车、赛艇、游艇、划艇、水上划艇、弓箭、乒乓球拍、冰球鞋吸能减震性碳纤维及其复合材料的应用领域（二）应 用应用实例利用特性领域衍射仪的床板、头托、密着板、暗合、板医高比强、高比模、用 器假肢、假手、假眼、人造骨、人造关节、人造假牙射线透过性好、材生物相容性好人造韧带、肌腱、医疗电极、医疗热袋分离油用超级离心机转筒、核反映堆第一壁材发动汽车构件及储能飞轮、风力发动叶片新太阳能发电板、抛物面激光器、太阳能热水器高比强、高比模、线膨胀系数小、耐能源燃料电池的电极材料、铅电池的栅极、锂电池电极 腐蚀、导电减振材料海上油田勘探和

12、开采器材以及平台、油、气储罐及管道高层建筑的幕墙、绝热板、圆顶建筑的横梁、薄材自动门地板、防静电地板、采暖地板增强混凝土，建筑物的结构补强、修补、维修、加高比强、高比模、土 木固耐腐蚀、导电、加建筑工性好增强木材复合材料超长铁路桥、公路桥和人行桥的桥墩、隧道的加固及超强件，基础设施建设、建筑结构材料，碳纤维绳索传动轴、片簧、发动机罩、车轮、底盘、保险杆、制动器汽 车压缩天然气罐（）、消声壁（隔音墙）高比强、高比模、减振吸能、耐与 火赛车底盘、气体及制动器疲劳、耐腐蚀、耐车磨损线性发动机牵引机车、超导列车的支撑件、集装箱高速列车车厢及制动器、转向架构件、 自动转动轴电视天线、抛物面天线、非磁性导线、面状发热体大型电波望远镜、光学仪器、摄象机、半导体支架电 子高比强、高比电 气计算机和传真机等的电磁屏蔽材料、 舰船通讯室设 模、线膨胀系数小、及 仪施