碳纖維的特性及其在產(chǎn)業(yè)用紡織品中的應(yīng)用

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1、碳纖維的特性及其在產(chǎn)業(yè)用紡織品中的應(yīng)用碳纖維的特性及其在產(chǎn)業(yè)用紡織品中的應(yīng)用碳纖維的特性及其在產(chǎn)業(yè)用紡織品中的應(yīng)用碳纖維的特性及其在產(chǎn)業(yè)用紡織品中的應(yīng)用輕紡工業(yè)與技市2011年第4O卷第3期碳纖維的特性及其在產(chǎn)業(yè)用紡織品中的應(yīng)用孫立征(天津工業(yè)大學(xué)紡織學(xué)院,天津300160)【摘要】介紹了碳纖維的分類,特性以及在產(chǎn)業(yè)用紡織品上的應(yīng)用.【關(guān)鍵詞】碳纖維;產(chǎn)業(yè)用紡織品;應(yīng)用;特性中圖分類號(hào):TS172文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B文章編號(hào):2095—0101(2011)03—0054—02O引言當(dāng)今社會(huì),產(chǎn)業(yè)用紡織品的應(yīng)用越來(lái)越普遍.尤其是在近幾年,科技的飛速發(fā)展,產(chǎn)業(yè)用紡織品也隨之受到了人們的廣泛關(guān)注.20世紀(jì)

2、90年代中期以后,碳纖維的應(yīng)用得到了快速發(fā)展,甚至出現(xiàn)了碳纖維供不應(yīng)求,市場(chǎng)短缺的情況.在產(chǎn)業(yè)用紡織品當(dāng)中,使用較早的纖維材料是天然纖維,之后發(fā)展到以合成纖維為主.近年來(lái),產(chǎn)業(yè)用紡織品應(yīng)用領(lǐng)域的不斷拓展,各種高新技術(shù)纖維也在不斷地開(kāi)發(fā)使用,其中主要的一種就是碳纖維.碳纖維是力學(xué)性能優(yōu)良的復(fù)合增強(qiáng)基材,其應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛.碳纖維具有出色的力學(xué)性能和化學(xué)穩(wěn)定性,是目前已大量生產(chǎn)的高性能纖維中具有最高比強(qiáng)度和最高比模量的纖維.除此以外,碳纖維還具有很多優(yōu)點(diǎn),諸如低密度,耐腐蝕耐高溫,耐摩擦,抗疲勞,電及熱導(dǎo)性高,震動(dòng)衰減性高,熱膨脹系數(shù)低,x光穿透性高等.碳纖維不是磁體,但卻擁有電磁屏蔽性等.碳纖維

3、一般都作為增強(qiáng)材料加入到樹(shù)脂,金屬,陶瓷,紡織品等材料中,構(gòu)成復(fù)合材料.如此看出,碳纖維在產(chǎn)業(yè)用紡織品中的應(yīng)用前景是十分廣闊的.1碳纖維的分類碳纖維是由有機(jī)纖維經(jīng)固相反應(yīng)轉(zhuǎn)變而成的纖維狀聚合物,它不屬于有機(jī)纖維,而屬于非金屬材料.它與普通無(wú)機(jī)纖維有著很大的區(qū)別.碳纖維復(fù)合材料有質(zhì)地強(qiáng)并且很輕,耐腐蝕,耐高溫,耐輻射等優(yōu)點(diǎn),在紡織,體育器材等諸多方面有著很大的用途.到目前為止,碳纖維主要有三種分類方法.具體方法如下:收稿日期:2011-05—06作者簡(jiǎn)介:孫立征(1987一),男,天津工業(yè)大學(xué)紡織學(xué)院在讀本科生.第一種,根據(jù)制造原料異同分類,可以將碳纖維分為纖維素纖維系,聚丙烯腈系和瀝青系;第二

4、種,根據(jù)碳纖維的特性分類,可分為高強(qiáng)度高彈性碳纖維和普通碳纖維;第三種,根據(jù)熱處理溫度分類,可將其分為滯焰纖維,石墨性碳纖維和碳纖維.2碳纖維的特性碳纖維的化學(xué)性能和生活中用的碳大同小異,在室溫下呈惰性,除了強(qiáng)氧化劑能將其氧化之外,一般的酸堿對(duì)碳纖維不會(huì)起到任何作用.碳纖維的主要特性有為以下幾個(gè)方面.2.1高強(qiáng)度碳纖維的強(qiáng)度高,其抗拉強(qiáng)度可達(dá)3000—4000MPa,比鋼大4倍多;比鋁高6～7倍.2.2高彈性模量碳纖維的彈性模量高,有的碳纖維彈性模量高達(dá)3.5~10MPa.2.3密度小和比強(qiáng)度高碳纖維的質(zhì)量是鋼的1/4,是鋁合金的1/2,比強(qiáng)度比鋼大16倍,比鋁合金大12倍.2.4耐超高溫碳纖

5、維可在2000~使用,在3Oo0℃非氧化氣氛的高溫下不融化,不軟化.2.5耐低溫性能好在一180%低溫下,鋼鐵變得比玻璃還脆,而碳纖維依舊很柔軟.2.6耐酸性能好碳纖維能耐濃鹽酸,磷酸,硫酸,苯,丙酮等介質(zhì)侵蝕.將碳纖維放在濃度為50%的鹽酸,硫酸和磷酸中,200d后其彈性模量,強(qiáng)度和直徑基本沒(méi)有變化;在50%濃度的硝酸中只是稍有膨脹,其耐腐蝕性能超過(guò)黃金和鉑金.2011年第4O卷第3期輕紡工業(yè)與技552.7熱膨脹系數(shù)小和導(dǎo)熱系數(shù)大碳纖維可以耐急冷急熱,即使從3000~C的高溫突然降到室溫也不會(huì)炸裂.2.8耐沖擊性差碳纖維的軸向剪切模量低,斷裂伸長(zhǎng)小,這使其耐沖擊性差,并且后加工較為困難.3碳

6、纖維在產(chǎn)業(yè)用紡織品上的應(yīng)用碳纖維自20世紀(jì)70年代成功開(kāi)發(fā)到現(xiàn)在,經(jīng)過(guò)了將近40年的發(fā)展,在纖維性能方面得到了很大的提高.由于產(chǎn)業(yè)用紡織品采用了碳纖維的特殊性能,特殊的加工方法和特殊的整理方法等,使得產(chǎn)業(yè)用紡織品擁有了許多高強(qiáng)的性能及功能,如高強(qiáng)度,低延伸,高模量,防腐蝕,耐高溫,抗靜電等,許多還用在過(guò)濾,阻燃,抗菌保健等方面,成為了交通運(yùn)輸,石油,電子,汽車,農(nóng)業(yè),化學(xué),水利,城鄉(xiāng)建設(shè)和國(guó)防軍工等國(guó)民經(jīng)濟(jì)相關(guān)行業(yè)的重要材料.4結(jié)語(yǔ)產(chǎn)業(yè)用紡織品的技術(shù)含量高低以及它的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用是衡量一個(gè)國(guó)家現(xiàn)代化程度的標(biāo)志之一.我國(guó)的國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展需要更多優(yōu)質(zhì)和高性能的產(chǎn)業(yè)用紡織品,碳纖維無(wú)疑在其中扮演著一

7、個(gè)不可替代的重要角色.參考文獻(xiàn)[1]黃艷玲,周杰.現(xiàn)代紡織復(fù)合材料[J1.工會(huì)博覽,2009,(6):45—46.[2】馬昌明,楊麗霞,劉立軍等.碳纖維與紡織品【J].魅力中國(guó),2008,(1):78—79.[3】邢艷婷,謝莉巧.加速我國(guó)產(chǎn)業(yè)用紡織品發(fā)展[J].才智,2009,(3):23—25.[4】廖麗萍,張儀.化纖與非織造布工業(yè)分析[J].群?jiǎn)柼斓?2o07.(9):80—81.(上接第50