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碳纖維－－是由有機(jī)母體纖維（例如粘膠絲、聚丙烯腈或?yàn)r青）采用高溫分解法在1000～3000度高溫的惰性氣體下制成的。其結(jié)果是除碳以外的所有元素都予以去除。
碳纖維還是一種力學(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(qiáng)度一般都在3500Mpa以上，是鋼的7~9倍，抗拉彈性模量為23000~43000Mpa亦高于鋼。因此CFRP的比強(qiáng)度即材料的強(qiáng)度與其密度之比可達(dá)到2000Mpa/(g/cm3)以上，而A3鋼的比強(qiáng)度僅為59Mpa/(g/cm3)左右，其比模量也比鋼高。材料的比強(qiáng)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(gè)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(shí)代進(jìn)入到一個(gè)復(fù)合材料廣泛應(yīng)用的時(shí)代。

碳纖維研制和應(yīng)用可以追溯到1850年的碳素?zé)艚z，此后的研究應(yīng)用一直處于停滯狀態(tài)，到上世紀(jì)五十年代隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展和軍事工業(yè)的要求，碳纖維的研制和生產(chǎn)，相繼解決了原絲的選擇和高溫碳化的工業(yè)生產(chǎn)工藝，使碳纖維應(yīng)用才進(jìn)入到一個(gè)新階段。首先是在航空航天等軍事領(lǐng)域的應(yīng)用，逐步擴(kuò)展到高級(jí)民用工業(yè)，而真正用于建筑工程結(jié)構(gòu)加固也就只有近十多來年的歷史。

碳纖維和石墨纖維一般統(tǒng)稱為碳纖維，含碳量都在95%以上，但碳元素只有在高溫高壓下才能熔融，不可能直接從碳元素制取碳纖維，理論上任何有機(jī)纖維經(jīng)碳化后均可制成碳纖維，實(shí)際上目前具有工業(yè)意義的原絲僅有聚丙烯腈纖維(PAN)和中間相瀝青，各國生產(chǎn)碳纖維主要是以聚丙烯腈纖維為原料，經(jīng)過高溫碳化等特殊工藝加工成極細(xì)的纖維絲(直徑5~10μm)，提高單絲強(qiáng)度，使一定量纖維的表面積增大很多，更利于加強(qiáng)與樹脂膠的結(jié)合。

過去制約碳纖維加固技術(shù)應(yīng)用的因素之一是原絲和成品的價(jià)格，剛研制成功時(shí)每公斤的碳纖維原絲價(jià)在1000美元以上，當(dāng)前已降至30美元以下；碳纖原絲產(chǎn)量最高的國家仍是日本和美國，而以碳纖布商品進(jìn)入中國大陸市場(chǎng)的則有日本、法國、瑞士和臺(tái)灣等地的產(chǎn)品，用進(jìn)口原絲加工編織的國產(chǎn)碳纖布亦開始進(jìn)入市場(chǎng)，市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日趨激烈，價(jià)格正在逐漸下降。

應(yīng)用：碳纖維成品在土木工程中應(yīng)用主要有纖維布、纖維板、棒材、型材、短纖維等，各有不同的使用范圍，而當(dāng)前加固工程中用量最大和最普遍的還是碳纖維布(片)，碳纖維布常用的規(guī)格是200g/m2和300g/m2，厚度分別是0.111mm和0.167mm；碳纖維復(fù)合板厚度一般為1.2~1.4mm，由3~4層碳纖布經(jīng)過樹脂浸漬固化而成，主要用于梁、板的加固，用纖維板加固的結(jié)構(gòu)，外形規(guī)整，施工簡便，但原材單價(jià)較高，國內(nèi)使用尚不普及。

高性能碳纖維布的最主要指標(biāo)仍是其強(qiáng)度、彈性模量和斷裂伸長．一般抗拉強(qiáng)度都在3500 Mpa 以上，彈模在230000 Mpa 以上, 伸長率在1.4%以上，結(jié)構(gòu)加固主要是利用碳纖維的高抗拉性能，廣泛用于鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的梁、板、柱和構(gòu)架的節(jié)點(diǎn)加固，也很適合用于古建筑物或砌體結(jié)構(gòu)的維修加固，恢復(fù)和提高結(jié)構(gòu)的承載能力和抗裂性能，國內(nèi)外成功的應(yīng)用實(shí)例已不勝枚舉。1995年日本板神大地震和臺(tái)灣大地震后之后，碳纖維作為耐震補(bǔ)強(qiáng)材料和技術(shù)的地位得到了進(jìn)一步的發(fā)展和確定。

近年來在國內(nèi)不少高等院校、科研部門、和各大設(shè)計(jì)院參與到對(duì)碳纖維的應(yīng)用和研究，目前國家還沒有頒布正式的設(shè)計(jì)和施工規(guī)范，在建設(shè)部確定的研究項(xiàng)目中,已包括有“纖維增強(qiáng)復(fù)合材料(FRP)用于城市橋梁的加固與修補(bǔ)研究”、“碳纖維材料加固混凝土結(jié)構(gòu)新技術(shù)”等課題，碳纖維的應(yīng)用研究已得到國家的重視。

構(gòu)造： 對(duì)于受彎構(gòu)件碳纖布是粘貼于受拉區(qū)，以補(bǔ)充鋼筋的不足，粘于梁的兩側(cè)，以提高梁的抗剪能力，纏繞于混凝土柱外側(cè)約束了混凝土的側(cè)向變形，可以高柱的承載能力和柱的軸壓比，纏繞于桁架的節(jié)點(diǎn)可使節(jié)點(diǎn)得到整體的加固。碳纖布的層數(shù)可通過計(jì)算確定，考慮到各層的共同工作系數(shù)，抗疲勞的能力和避免脆性破壞，一般建議不宜超過5層；從受力性能角度，單層優(yōu)于多層，窄幅優(yōu)于寬幅；必要時(shí)縱向可以搭接，搭接長度不得少于100mm，要保證碳纖維端部有可靠的錨固，除滿足計(jì)算要求外，還應(yīng)有必要的構(gòu)造措施。

粘貼：粘結(jié)劑的性能和粘貼工藝是使被加固構(gòu)件與碳纖維布共同受力的保證，要求粘結(jié)劑對(duì)被粘貼界面和碳纖布有高的粘結(jié)力和強(qiáng)度，抗拉、抗壓、特別是粘貼抗剪強(qiáng)度應(yīng)遠(yuǎn)高于混凝土相應(yīng)的強(qiáng)度，粘結(jié)劑對(duì)界面和碳纖維布都要有良好的滲透性和相容性，具有抗沖擊、耐疲勞、抗老化等優(yōu)異性能，因此應(yīng)該采用專用的粘結(jié)劑；

完善的施工工藝是加固效果的重要因素，主要的要求是：清理、修復(fù)、整平被粘貼面，被粘貼面應(yīng)干燥、防潮；采用專用的工具，涂布粘度較大的粘結(jié)劑。
碳纖維粉是碳纖維經(jīng)機(jī)械磨制而成，是特短切碳纖維。它具有導(dǎo)電性，可用作樹脂的增強(qiáng)材料，具有尺寸的穩(wěn)定性，適用于自動(dòng)進(jìn)料與計(jì)量擠擊工藝，密封填料、電填料、已被廣泛用于電子芯片、導(dǎo)電板、導(dǎo)電地板、電子機(jī)械底架等。
是聚四氟乙烯等聚合物的理想填充料，用它增強(qiáng)的聚四氟乙烯具有自潤滑、耐磨耗、耐腐蝕、耐高溫、抗蠕變和壓縮強(qiáng)度高等特點(diǎn)。
碎碳纖維可填充于熱塑性樹脂和熱固性樹脂中制作各種制品，以達(dá)到增強(qiáng)、耐磨、導(dǎo)熱、導(dǎo)電等目的，并可提高產(chǎn)品尺寸的穩(wěn)定性?？捎糜谀猃?、聚砜、熱塑性聚酯、聚苯硫醚、聚碳酸酯、聚丙烯、聚乙烯、聚四氟乙烯等熱塑性塑料中，也可用于環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂等熱固性塑料中作填充料，生產(chǎn)性能優(yōu)良的復(fù)合材料。碳纖維應(yīng)用于石墨碳素制品中。
聚丙烯腈基碳纖維、是經(jīng)特殊工藝加工制成的高級(jí)纖維材料，廣泛應(yīng)用在軍事、航天、體育器材等領(lǐng)域。于橡塑結(jié)合制成機(jī)械零件耐磨、體輕。碳纖維絲可大體分成兩種：短纖維和長纖維，它也可以編織成碳布，用于鎢鉬冶煉真空熱處理的保護(hù)材料還可用于建筑工程的輔助增強(qiáng)。
該產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于增強(qiáng)塑料原料、聚四氟、密封材料、作填充用料。例如環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂等模壓成型、與尼龍混合
碳纖維的加工工藝

碳纖維是由含碳量較高,在熱處理過程中不熔融的人造化學(xué)纖維,經(jīng)熱穩(wěn)定氧化處理、碳化處理及石墨化等工藝制成的。

碳纖維和石墨纖維一般統(tǒng)稱為碳纖維，含碳量都在95%以上，但碳元素只有在高溫高壓下才能熔融，不可能直接從碳元素制取碳纖維，理論上任何有機(jī)纖維經(jīng)碳化后均可制成碳纖維，

經(jīng)過高溫碳化等特殊工藝加工成極細(xì)的纖維絲(直徑5~10μm)，提高單絲強(qiáng)度，使一定量纖維的表面積增大很多，更利于加強(qiáng)與樹脂膠的結(jié)合。

目前，人們還不能直接用碳或石墨來抽成碳纖維，只能采用一些含碳的有機(jī)纖維（如尼龍絲、腈綸絲、人造絲等）做原料，將有機(jī)纖維跟塑料樹脂結(jié)合在一起，放在稀有氣體的氣氛中，在一定壓強(qiáng)下強(qiáng)熱炭化而成。


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