碳纖維是由有機(jī)聚合物制成的,有機(jī)聚合物被碳原子保持在一起的長(zhǎng)鏈分子組成。大多數(shù)碳纖維(約90%)是由聚丙烯腈(PAN)原料制成的,少量(約10%)是通過(guò)人造絲或?yàn)r青原料生產(chǎn)的。
制造過(guò)程中使用的氣體、液體和其他材料會(huì)產(chǎn)生特定的效果,并形成不同質(zhì)量和等級(jí)的碳纖維。碳纖維制造商使用專(zhuān)有配方和原料組合作為其生產(chǎn)的材料,通常,他們將這些特定配方視為高度商業(yè)秘密。
碳纖維生產(chǎn)制造涉及化學(xué)和機(jī)械過(guò)程,前驅(qū)體通過(guò)牽伸形成連續(xù)絲狀纖維,然后在惰性氣氛中高溫加熱,從而使纖維原子劇烈振動(dòng),以至于幾乎所有非碳原子都被排出。
經(jīng)過(guò)高溫碳化處理后,剩余的纖維由緊密的長(zhǎng)碳原子鏈組成,幾乎沒(méi)有或沒(méi)有剩余非碳原子。這些纖維隨后將被編織成織物或與其他材料組合,或通過(guò)長(zhǎng)絲纏繞、模具加工等加工成期望的形狀和尺寸。
因?yàn)樘祭w維是絲狀的,為了更好的發(fā)揮作用,需要對(duì)碳纖維進(jìn)行編織,從而獲得碳纖維編織布。碳纖維布一般分為單向碳纖維布、雙向碳纖維布、其他碳纖維布,今天小編主要為您介紹前兩種。
單向碳纖維布
碳纖維強(qiáng)度是同等體截面鋼材的7-10倍,質(zhì)量約為鋼材的1/5,具有強(qiáng)度高、質(zhì)量輕、施工簡(jiǎn)便(優(yōu)越的樹(shù)脂浸漬性、易除氣泡、優(yōu)良的作業(yè)性、捆包緊湊、輕便、可卷包、便攜、粘貼隨意性、對(duì)凹凸面的附著性?xún)?yōu)良、沿碳素纖維方向剪裁纖維絲不凌亂)、耐腐蝕的特性,是一種具有劃時(shí)代意義的加固材料,有著傳統(tǒng)加固材料無(wú)法比擬的優(yōu)越性。
雙向碳纖維布
雙向碳纖維布是使用碳纖維絲束,經(jīng)、緯雙向編織而成,可以利用機(jī)織、針織、編織等,其紋路還有多種。
平紋編織的特點(diǎn)是經(jīng)紗和緯紗以一上一下的規(guī)律交織。也就是經(jīng)緯紗每隔一根紗就交錯(cuò)一次,所以交織點(diǎn)最多,使織物堅(jiān)牢、耐磨、硬挺、平整,但彈性較小,光澤一般,平紋織物密度不可能太高,較為輕薄,耐磨性較好,透氣性較好,布面均勻且正反面相同。這種碳纖維布的纖維束由于一直處于上下起伏的狀態(tài),纖維彎曲點(diǎn)比較多,在受拉伸過(guò)程中伸長(zhǎng)率較高。
斜紋編織纖維布具有與纖維束排布方向有一定夾角的斜向紋路,這個(gè)紋路方向上并不存在纖維束,而是由于纖維束經(jīng)緯向編織過(guò)程,經(jīng)向或緯向纖維束跳過(guò)兩束緯向或經(jīng)向纖維進(jìn)行編織。也就是纖維束一上一下的編織頻率減小,纖維束浮長(zhǎng)增大,同時(shí)相鄰兩個(gè)纖維束錯(cuò)開(kāi)一個(gè)編織位。這種斜紋外觀具有很強(qiáng)的立體感,用來(lái)做汽車(chē)改裝制品,比如面板、引擎蓋、排氣筒等。
這三種編織形態(tài)由于碳纖維束受到彎曲和其他纖維束的影響造成碳纖維布的強(qiáng)度有差異,而且表征碳纖維編織布強(qiáng)度會(huì)有拉伸力、撕扯力、頂破力、彎曲力等,這些也是隨著編織方式的不同各有差異??傮w來(lái)說(shuō)在碳纖維束排布方向上的拉伸強(qiáng)度與纖維強(qiáng)度和纖維摩擦力相關(guān)。在研究編織結(jié)構(gòu)對(duì)碳布強(qiáng)度的影響則有平紋>斜紋>緞紋。而在撕扯強(qiáng)度方面則有緞紋>斜紋>平紋。
經(jīng)過(guò)特殊編織等加工,碳纖維才變成了現(xiàn)在應(yīng)用廣泛的碳纖維布。除了結(jié)構(gòu)、外觀發(fā)生了變化。他的各方面性能從各方面都實(shí)現(xiàn)了質(zhì)的飛越。因其強(qiáng)度高,密度小,厚度薄得特點(diǎn),基本不增加加固構(gòu)件自重及截面尺寸。適用面廣,廣泛適用于建筑物橋梁隧道等各種結(jié)構(gòu)類(lèi)型、結(jié)構(gòu)形狀的加固修復(fù)和抗震加固及節(jié)點(diǎn)的結(jié)構(gòu)加固。
從特點(diǎn)上來(lái)看,碳纖維布的高強(qiáng)高效性上,它的強(qiáng)度為普通鋼板的10倍,抗拉強(qiáng)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等級(jí)的,分為300g碳纖維布和200g碳纖維布,在外觀上看不出所以然來(lái),在力學(xué)的角度說(shuō)那就是有區(qū)別的。
碳纖維布有一級(jí)300g、一級(jí)200g、二級(jí)300g、二級(jí)200g規(guī)格的碳布,在區(qū)別說(shuō)小邦來(lái)跟你簡(jiǎn)單分享:
一級(jí)碳纖維布的抗拉強(qiáng)度≥3400MPa,彈性模量≥230GPa,伸長(zhǎng)率≥1.6%;
二級(jí)碳纖維布的抗拉強(qiáng)度≥3000MPa,彈性模量≥200GPa,伸長(zhǎng)率≥1.5%。
總之一句話,在選擇碳纖維布的時(shí)候要求碳布抗拉強(qiáng)度為3400MPa,一級(jí)碳布抗拉強(qiáng)度設(shè)計(jì)值在重要構(gòu)件中取1600MPa,在一般構(gòu)件中取2300MPa。
碳纖維布用于結(jié)構(gòu)構(gòu)件的抗拉、抗剪和抗震加固,該材料與配套浸漬膠共同使用成為碳纖維復(fù)合材料,可構(gòu)成完整的性能卓越的碳纖維布片材增強(qiáng)體系,適用于處理建筑物使用荷載增加、工程使用功能改變、材料老化、混凝土強(qiáng)度等級(jí)低于設(shè)計(jì)值、結(jié)構(gòu)裂縫處理、惡劣環(huán)境服役構(gòu)件修繕、防護(hù)的加固工程。
施邦碳纖維布采用原裝進(jìn)口建筑布專(zhuān)用12K高精碳絲成品,通過(guò)19項(xiàng)安全性檢測(cè),打造完美的粘接性能,根據(jù)碳絲的延展性,施邦研發(fā)出配套的碳纖維浸漬膠,粘接匹配性能更佳,大幅提高碳纖維布的抗拉強(qiáng)度。選擇施邦!將會(huì)是你做的最正確的一個(gè)選擇!