1成分結(jié)構(gòu)2化學(xué)性質(zhì)3制備方法4應(yīng)用領(lǐng)域5拉伸性能6產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀7國產(chǎn)發(fā)展8應(yīng)用發(fā)展9發(fā)展現(xiàn)況10相關(guān)技術(shù)10.1碳纖維加固混凝土裂縫技術(shù) 展開  1成分結(jié)構(gòu)2化學(xué)性質(zhì)3制備方法4應(yīng)用領(lǐng)域5拉伸性能6產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀7國產(chǎn)發(fā)展8應(yīng)用發(fā)展9發(fā)展現(xiàn)況10相關(guān)技術(shù)10.1碳纖維加固混凝土裂縫技術(shù)    1成分結(jié)構(gòu)編輯本段碳纖維是一種具有很高強度和模量的耐高溫纖維，為化纖的高端品種。碳纖維較早由美國聯(lián)合碳化物公司和美國空軍材料實驗室于1959年投產(chǎn)，原絲采用粘膠纖維。1962年，日本碳公司進行了通用級聚丙烯腈基碳纖維的生產(chǎn)。1971年，日本東麗公司的高性能聚丙烯腈基碳纖維投產(chǎn)。瀝青基碳纖維是日本吳羽化學(xué)工業(yè)公司于1973年投產(chǎn)的。聯(lián)合碳化物公司生產(chǎn)了高模量瀝青基碳纖維,1985年,美國、日本及西歐的聚丙烯腈基碳纖維年生產(chǎn)能力共約有7.25kt，瀝青基碳纖維為1.28kt。
碳纖維是由有機纖維經(jīng)碳化及石墨化處理而得到的微晶石墨材料。碳纖維的微觀結(jié)構(gòu)類似人造石墨，是亂層石墨結(jié)構(gòu)。
碳纖維是一種力學(xué)性能優(yōu)異的新材料，它的比重不到鋼的1/4，碳纖維樹脂復(fù)合材料抗拉強度一般都在3500Mpa以上，是鋼的7~9倍，抗拉彈性模量為230~430Gpa亦**鋼。因此CFRP的比強度即材料的強度與其密度之比可達到2000Mpa/(g/cm3)以上，而A3鋼的比強度僅為59Mpa/(g/cm3)左右，其比模量也比鋼高。材料的比強度愈高，則構(gòu)件自重愈小，比模量愈高，則構(gòu)件的剛度愈大，從這個意義上已預(yù)示了碳纖維在工程的廣闊應(yīng)用前景。
綜觀多種新興的復(fù)合材料（如高分子復(fù)合材料、金屬基復(fù)合材料、陶瓷基復(fù)合材料)的優(yōu)異性能，不少人預(yù)料，人類在材料應(yīng)用上正從鋼鐵時代進入到一個復(fù)合材料廣泛應(yīng)用的時代。
2化學(xué)性質(zhì)編輯本段碳纖維是含碳量**90%的無機高分子纖維。其中含碳量**99%的稱石墨纖維。碳纖維的軸向強度和模量高，無蠕變，耐疲勞性好，比熱及導(dǎo)電性介于非金屬和金屬之間，熱膨脹系數(shù)小，耐腐蝕性好，纖維的密度低，X射線透過性好。但其耐沖擊性較差，*損傷，在強酸作用下發(fā)生氧化，與金屬復(fù)合時會發(fā)生金屬碳化、滲碳及電化學(xué)腐蝕現(xiàn)象。因此，碳纖維在使用前須進行表面處理。
3制備方法編輯本段碳纖維可分別用聚丙烯腈纖維、瀝青纖維、粘膠絲或酚醛纖維經(jīng)碳化制得；按狀態(tài)分為長絲、短纖維和短切纖維；按力學(xué)性能分為通用型和高性能型。通用型碳纖維強度為1000兆帕（MPa）、模量為100GPa左右。高性能型碳纖維又分為高強型（強度2000MPa、模量250GPa）和高模型（模量300GPa以上）。強度大于4000MPa的又稱為**高強型；模量大于450GPa的稱為**高模型。隨著航天和航空工業(yè)的發(fā)展，還出現(xiàn)了高強高伸型碳纖維，其延伸率大于2%。用量較大的是聚丙烯腈PAN基碳纖維。
目前應(yīng)用較普遍的碳纖維主要是聚丙烯腈碳纖維和瀝青碳纖維。碳纖維的制造包括纖維紡絲、熱穩(wěn)定化（預(yù)氧化）、碳化、石墨化等4個過程。其間伴隨的化學(xué)變化包括，脫氫、環(huán)化、預(yù)氧化、氧化及脫氧等。
4應(yīng)用領(lǐng)域編輯本段碳纖維可加工成織物、氈、席、帶、紙及其他材料。傳統(tǒng)使用中碳纖維除用作絕熱保溫材料外，一般不單獨使用，多作為增強材料加入到樹脂、金屬、陶瓷、混凝土等材料中，構(gòu)成復(fù)合材料。碳纖維增強的復(fù)合材料可用作飛機結(jié)構(gòu)材料、電磁屏蔽除電材料、人工韌帶等身體代用材料以及用于制造火箭外殼、機動船、工業(yè)機器人、汽車板簧和驅(qū)動軸等。1994年至2002年左右，隨著從短纖碳纖維到長纖碳纖維的學(xué)術(shù)研究，使用碳纖維制作發(fā)熱材料的技術(shù)和產(chǎn)品也逐漸進入*和民用領(lǐng)域。現(xiàn)在國內(nèi)已經(jīng)有使用長纖碳纖維制作地區(qū)電網(wǎng)電纜的使用案例多處。同時，碳纖維發(fā)熱產(chǎn)品，碳纖維采暖產(chǎn)品，碳纖維遠紅外理療產(chǎn)品也越來越多的走入尋常百姓家庭。
碳纖維是軍民兩用新材料，屬于技術(shù)密集型和政治敏感的關(guān)鍵材料。以前，以美國為首的巴黎統(tǒng)籌**(COCOM)， 對當(dāng)時的社會主義地區(qū)實行禁運封鎖政策，1994年3月，COCOM雖然已解散，但禁運封鎖的陰影仍籠罩在上空，**的碳纖維技術(shù)仍引不進來，特別是高性能PAN基原絲技術(shù)，即使中國進入WTO，形勢也不會發(fā)生大的變化。因此，除了國人繼續(xù)自力更生發(fā)展碳纖維工業(yè)外，別無其它選擇。因此，國外尤其是碳纖維生產(chǎn)技術(shù)良好的日韓等國對中國的碳纖維材料及制品的出口一直保持相當(dāng)謹(jǐn)慎的態(tài)度，只有為數(shù)很少的中國企業(yè)能夠與其建立合作關(guān)系，擁有其產(chǎn)品的進口渠道。
碳纖維廣泛用于民用，*，建筑，化工，工業(yè)，航天以及**級跑車領(lǐng)域。
5拉伸性能編輯本段概述：
由于原料、模量、強度和最后的熱處理溫度不同，產(chǎn)生了特性不同的碳纖維，前者硬而脆的常用于復(fù)合材料，軟而柔順的常用于紡織；后者多被用于工程用料。由于碳纖維的應(yīng)用越來越多兼之其特性，碳纖維強力拉伸性能測試的緊迫性擺在了我們面前。強伸性能試驗屬于破壞性的，試驗完畢試樣沒有可恢復(fù)性，又因為碳纖維分離成為單纖維以后非常脆弱，因此在每次試驗過程中，需要細心、耐心，試驗前不要對試樣造成損傷。一般試驗需要得到的技術(shù)指標(biāo)是CV值、平均值等。
測試與標(biāo)準(zhǔn)：
碳纖維的拉伸性能測試分單絲法和復(fù)絲法。
下面**對于單絲法拉伸予以描述：碳纖維分離成為單纖維以后非常脆弱，剪切強度很低，稍有不慎就會斷裂，因此在每次試驗過程中，需要細心、耐心，不要對試樣造成損傷。**標(biāo)準(zhǔn)ISO11566《碳纖維 單纖試樣的測定》和日標(biāo)JIS R7601《碳纖維試驗方法》指出了采用紙框法固定試樣，當(dāng)然也不排除其他方法。中國的方法標(biāo)準(zhǔn)正在**中，但是，檢測方面的論述已經(jīng)有很多：蘇州經(jīng)貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院、曲阜師范大學(xué)的張小英、張斌在2007年《紡織標(biāo)準(zhǔn)與質(zhì)量》發(fā)表了《碳纖維拉伸性能的測試方法》，《紡織實驗技術(shù)》（中國紡織出版社）《實驗十五 碳纖維強伸性能測試》等文章。單纖維強伸性能試驗要采用能測試碳纖維的高強高模纖維強力儀，因碳纖維屬于高強高模纖維，強力儀的夾持器質(zhì)量好壞對纖維強伸度測試結(jié)果的準(zhǔn)確性較為重要，要求既能夾緊纖維試樣在拉伸試驗中不打滑，又不因夾持力過大而損傷纖維。早期生產(chǎn)的電子強力儀采用手工夾持器（如LLY-06型強力儀），用人工擰緊螺絲夾緊纖維試樣，夾持力難以控制，為防止試樣打滑往往手工操作夾持力過大，造成夾持器鉗口處應(yīng)力過分集中，測試結(jié)果強力和伸長偏低，對纖維質(zhì)量正確評定帶來不利結(jié)果。高強高模纖維強力儀采用氣動夾持器（如XQ-1C型強力儀），夾持力恒定并可通過氣壓的調(diào)節(jié)控制，減小了操作人員對測試結(jié)果的影響，測試結(jié)果準(zhǔn)確穩(wěn)定, 如CRE型碳纖維強力機（LLY-06E型電子碳纖維強力儀外觀如圖1所示）。
試樣制備：
紙框法固定試樣，剪取適當(dāng)長度的該碳纖維試驗樣品，用鋼針沿著纖維方向?qū)⑵浞蛛x，使試驗樣品蓬松便于抽取。用取樣盤來盛取試樣，為**測得結(jié)果的準(zhǔn)確性，不能對碳纖維造成任何損傷。采用國外標(biāo)準(zhǔn)制作襯紙很麻煩，在試驗過程中有人用電腦制圖找到一個簡單易行的方法。取0.1mm左右厚的打印紙做基片；按圖1尺寸用Word制圖，劃出一個尺寸合適的框，復(fù)制滿A4紙打印（圖2是25mm隔距拉伸尺寸。若50mm隔距拉伸時，裁切線的長度應(yīng)增加一倍）；直尺放與裁切線吻合后用刀片沿裁切線將實線部分裁除，然后兩端貼上5mm寬的雙面膠紙；抽取分離的單根碳纖維試驗樣品，沿中心虛線放上，并用雙面膠紙固定。也可以用融化后的松香，將單根碳纖維 “焊接”在紙框上，其“焊點”起到固定單根碳纖維的作用（試驗證明：采用“焊接”方式?jīng)]有雙面膠紙固定方式好用，而且夾持試樣時要離開“焊點”）；再用8～10mm寬的紙條，沿著裁切線寬度方向覆蓋雙面膠紙和試驗樣品端頭，沿剪切線剪切，分離成固定在單個紙框上的待測試樣。注意：碳纖維的取樣比較困難，尤其處理后的碳纖維，很細，也很難分辨是一根還是兩根，根據(jù)實驗中曲線對比進行判斷如果記錄下的曲線斜率明顯大于其他試樣的很有可能是兩根纖維，必要時可以用放大鏡配合取樣。
測試：
測試程序與儀器型號有關(guān)系。不同儀器型號其測試過程不同。下面分別用兩種LLY-06E、LLY-06型單纖維強力儀的操作過程加以說明。打開儀器電源開關(guān)，設(shè)定操作程序，根據(jù)試驗要求設(shè)定所需隔距，例如：25mm、50mm。
按試驗要求設(shè)定試驗拉伸速度（1～5）mm/min，本實驗取：2mm/min，如果采用松香固定試樣時，上、下夾持器夾持試樣時要離開“焊點”，以免試樣脫落和斷裂。
被測試樣的一端夾持在電子式碳纖維強力儀的上夾持器上，試樣另一端夾持在下夾持器上。采用恒定的拉伸速度拉伸試樣，直至試樣斷裂。記錄單次值的斷裂強力和斷裂伸長等技術(shù)指標(biāo)，試驗結(jié)束后儀器自動給出所有技術(shù)指標(biāo)的統(tǒng)計值。和PC機聯(lián)機可獲得實時曲線，便于分析技術(shù)數(shù)據(jù)。
1氣動夾緊的拉伸試驗（LLY-06E型）
將上述準(zhǔn)備好的待測試樣一端沿著裁切線寬度邊緣，用上夾持器夾緊，另一端沿著裁切線寬度邊緣被下夾持器夾緊，并將夾緊的待測試樣兩側(cè)剪斷，按“拉伸”，使下夾持器下行，試樣斷裂后，下夾持器自動返回。重復(fù)測試過程，做完設(shè)定次數(shù)。儀器會在試驗過程中自動打印試驗記錄。由于夾持器沒有直接夾持試樣，減少了試樣斷裂在鉗口的概率。該測試適用于氣動夾緊夾持器的儀器。
如需聯(lián)機，應(yīng)在開啟電源前接好PC接口，開啟電腦、啟動程序，根據(jù)要求設(shè)定數(shù)據(jù)，然后點擊“實驗”進入試驗狀態(tài)。
2手動夾持器夾緊的直接拉伸試驗（LLY-06型）
由于社會上手動夾持、通用的單纖維強力儀較多，有人曾經(jīng)在上面做過大量試驗。這一類單纖維強力儀的夾持器不適合襯紙固定試樣，只有用傳統(tǒng)方式夾持拉伸，實踐證明：只要儀器技術(shù)達標(biāo)，雖然未曾拉伸斷試樣的概率比較高，細心一些也可以作，但是手法很重要。將上夾持器取下平放在襯墊上，把一束碳纖維試驗樣品放在夾持器左前方；右手向右抽取一根碳纖維，左手推動夾持器（注：右手不動），配合碳纖維導(dǎo)入夾持器鉗口內(nèi)適當(dāng)?shù)拈L度，右手脫開試樣，左手旋緊夾持器。
左手把夾持器掛在傳感器的吊鉤上，這時試樣呈自然懸垂?fàn)顟B(tài)，右手輕輕將碳纖維導(dǎo)入下夾持器內(nèi)，左手將下夾持器旋緊；按“拉伸”鍵下夾持
合作分類 : 碳纖維加固 ;

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加工方式 : 來圖加工;來樣加工;其他;
工藝 : 鉆孔;建材組裝;防腐處理;機器磨邊;切斷;表面裝飾;其他建材加工工藝;
**名稱 : 南方