碳纤维的优异性能特点

2023-06-22 理论教育版权反馈

【摘要】：碳纤维的主要特性可以分为以下几个方面。3类碳纤维的主要物理力学性能指标见表1.1。表1.13类碳纤维的主要物理力学性能指标另外，碳纤维作为一种产品，其性价比当下拓展应用可以接受。例如，母丝售价是40～50元/kg；碳纤维售价200元/kg；预浸（胶）料售价500元/kg。一般200g/m2PAN碳纤维布单层粘贴，每平方米胶用量不小于0.9kg；300g/m2PAN碳纤维布单层粘贴，每平方米胶用量不小于1.3kg；多层粘贴时，从第二层起，每平方米胶用量可减少0.1～0.2kg。

碳纤维的主要特性可以分为以下几个方面。

（1）强度高。其抗拉强度在3500MPa以上。

（2）模量高。其弹性模量在230GPa以上。

（3）密度小，比强度高。碳纤维的重度是钢的1/4，是铝合金的1/2，其比强度比钢大16倍，比铝合金大12倍。

（4）能耐超高温。在非氧化气氛条件下，碳纤维可在2000℃时使用，在3000℃的高温下不融熔软化。

（5）耐低温性能好。在－180℃低温下，钢铁变得比玻璃脆，而碳纤维依旧很柔软。

（6）耐酸性能好。能耐浓盐酸、磷酸、硫酸、苯、丙酮等介质侵蚀。将碳纤维放在浓度为50%的盐酸、硫酸和磷酸中，200天后其弹性模量、强度和直径基本没有变化；在50%浓度的硝酸中只是稍有膨胀，其耐腐蚀性能超过黄金和铂金。此外，碳纤维的耐油、耐腐蚀性能也很好。

（7）热膨胀系数小，导热系数大。可以耐急冷急热，即使从3000℃的高温突然降到室温也不会炸裂。

（8）防原子辐射，能使中子减速。

（9）导电性能好（5～17μΩ/m）。

（10）轴向抗剪切模量较低，断裂延伸率小，耐冲击差，并且后加工较为困难。

3类碳纤维的主要物理力学性能指标见表1.1。

表1.1　3类碳纤维的主要物理力学性能指标

另外，碳纤维作为一种产品，其性价比（性能与市场价格比例）当下拓展应用可以接受。例如，母丝（PAN）售价是40～50元/kg；碳纤维（PAN）售价200元/kg；预浸（胶）料售价500元/kg。

利用PAN碳纤维丝以编织方式制成的单向碳纤维布，一般以设计厚度（0.111mm；0.167mm）或单位面积的质量（200g/m2；300g/m2）来分类。一般200g/m2PAN碳纤维布单层粘贴，每平方米胶用量不小于0.9kg；300g/m2PAN碳纤维布单层粘贴，每平方米胶用量不小于1.3kg；多层粘贴时，从第二层起，每平方米胶用量可减少0.1～0.2kg。

当碳纤维掺入水泥混凝土或钢筋混凝土中时，使其性能有明显的改善，主要表现在以下几个方面。

碳纤维的优异性能特点

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