碳纤维PPT演示课件

碳纤维构件 试验
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碳纤维布加固修补结构技术是一种新型的 结构加固技术，它是利用树脂类粘结材料 将碳纤维布粘贴于混凝土表面，以达到对 结构及构件加固补强的目的。
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碳纤维瓦
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2007年5月10日，荷兰建成世界上最长的碳 纤维复合材料桥。该桥长24.5米，宽5米。
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（6）其它工业 化工用的防腐泵、阀、槽、 罐；催化剂，吸附剂和密封制品等。生体 和医疗器材如人造骨骼、牙齿、韧带、X光 机的床板和胶卷盒。编织机用的剑竿头和 剑竿防静电刷。其它还有电磁屏蔽、电极 度、音响、减磨、储能及防静电等材料也 已获得广泛应用。
（4）重量：约为钢材的五分之一。 （5）与碳纤维板的比较：碳纤维片材可以粘 贴在各种形状的结构表面，而板材更适用于 规则构件表面
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碳纤维的用途
1）宇航工业 用作导弹防热及结构材料如火箭喷管、鼻 锥、大面积防热层；卫星构架、天线、太 阳能翼片底板、卫星-火箭结合部件；航天 飞机机头，机翼前缘和舱门等制件；哈勃 太空望远镜的测量构架，太阳能电池板和 无线电天线。
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（4）运动器材 用作网球、羽毛球、和壁球拍及杆、棒球、
曲棍球和高尔夫球杆、自行车、赛艇、钓
杆、滑雪板、雪车等。
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碳纤维自行车
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（5）土木建筑 幕墙、嵌板、间隔壁板、桥梁、架设跨度 大的管线、海水和水轮结构的增强筋、地 板、窗框、管道、海洋浮杆、面状发热嵌 板、抗震救灾用补强材料。
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利用碳纤维布加固钢筋混凝土构件以提高 承载力及延长寿命是目前比较流行的方法， 在建筑业中有着广泛的发展前景。
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目前主要生产黏胶纤维的原料主要有木浆 型和棉浆型两种浆粕，俄罗斯和白俄罗斯 主要采用木浆型，我国主要采用棉浆型。 以黏胶丝为原料制碳纤维碳化得率只有 20～30％﹐这种碳纤维碱金属含量低﹐特 别适宜作烧蚀材料。
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2.沥青基碳纤维
沥青基碳纤维分为两大类：一类是通用级， 由各向同性沥青制造纤维；另一类是高性能 级，由各向异性中间沥青制造纤维。以沥青 纤维为原料时﹐碳化得率高达 80～90％﹐ 成本最低﹐是正在发展的品种。
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ห้องสมุดไป่ตู้
胶卷盒
音箱
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3.聚丙烯腈基碳纤维
聚丙烯腈基碳纤维为人造合成纤维，俗称 人造羊毛。生产碳纤维不采用民用腈纶， 而是采用特殊组分且性能优良的专用PAN 基纤维。PAN原丝经一系列热处理后，由 有机合成纤维转化为含碳量在92﹪以上的 无机碳纤维。
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制取碳纤维的 要点是细旦化、结晶化和均 质化以及生产全过程的环境洁净化。聚丙 烯基碳纤维性能好﹐碳化得率较高 (50～60 ％)﹐因此以聚丙烯制造的碳纤维约占总碳 纤维产量的 95％。
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航天飞机
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（2）航空工业 用作主承力结构材料，如主翼、尾翼和机 体；次承力构件，如方向舵、起落架、副 翼、扰流板、发动机舱、整流罩及座板等，
此外还有C/C刹车片。
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（3）交通运输
用作汽车传动轴、板簧、构架和刹车片等
制件；船舶和海洋工程用作制造渔船、鱼 雷快艇、快艇和巡逻艇，以及赛艇的桅杆、 航杆、壳体及划水浆；海底电缆、潜水艇、 雷达罩、深海油田的升降器和管道。
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根据使用要求和热处理温度的不同﹐碳纤 维分为耐燃纤维﹑碳纤维和石墨纤维。例 如 300～350℃ 热处理时得耐燃纤维 ﹔1000～1500℃ 热处理时得碳纤维﹐含碳 量为 90～95％﹔碳纤维经 2000℃以上高 温处理可以制得石墨纤维﹐含碳量高达 99 ％以上。
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碳纤维的优缺点
碳纤维材料与其他加固材料对比 （1）抗拉强度：碳纤维的抗拉强度约为钢 材的10倍。 （2）弹性模量：碳纤维复合材料的拉伸弹 性模量高于钢材，但芳纶和玻璃纤维复合 材料的拉伸弹性模量则仅为钢材的一半和 四分之一。
碳纤维
制作小组：
主讲人：
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碳纤维的起源
碳纤维的起源 1860年，英国人瑟夫·斯旺将 细长的绳状纸片碳化制取碳丝，以此制作电 灯的灯丝。大约在1879年，他把棉纱浸入硫 酸，焦干处理，然后碳化，或将硝化纤维素 从膜孔中挤出成丝，然后在碳化，并获得专 利。由于当时解决不了灯泡的真空问题，所 以没有实用化意义。但是，碳丝的起源或溯 源点应该是从他开始的。
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（3） 疲劳强度：碳纤维和芳纶纤维复合材 料的疲劳强度高于高强纲丝。金属材料在交 变应力作用下，疲劳极限仅为静荷强度的 30%～40%。由于纤维与基体复合可缓和裂 纹扩展，以及存在纤维内力再分配的可能性， 复合材料的疲劳极限较高，约为静荷强度的 70%～80%，并在破坏前有变形显著的征兆。
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碳纤维的分类及特性
20世纪50年代，美国研发大型火箭和人造 卫星以及全面提升飞机性能，急需新型结 构材料及耐腐蚀材料，使碳纤维重新出现 在新材料的舞台上，并逐步形成了黏胶基 碳纤维、聚丙烯腈基碳纤维和沥青基碳纤 维的三大原料体系。以下分别介绍此三种 原料体系。
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1.黏胶基碳纤维
1891年，美国人克洛斯和贝文发明了黏胶 纤维；1950年，Muller采用稀硫酸和硫酸 盐作为凝固剂，使黏胶纤维性能得到大幅 度提，奠定了近代制造高性能黏胶纤维的 基础；1909年，黏胶纤维产业化，为20世 纪50年代黏胶纤维的的发展创造了必要的 原料条件。
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碳纤维概念
碳纤维是复合材料 碳纤维是一种纤维状碳材料。呈黑色，坚 硬，是一种强度比钢的大、密度比铝的小、 比不锈钢还耐腐蚀、比耐热钢还耐高温、 又能像铜那样导电，具有许多宝贵的电学、 热学和力学性能的新型材料。
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碳纤维的制造
通常采用一些含碳的有机纤维（如尼龙丝、 腈纶丝、人造丝等）做原料，将有机纤维 跟塑料树脂结合在一起，放在稀有气体的 气氛中，在一定压强下强热炭化而成 碳纤 维可通过高分子有机纤维的固相碳化或低 分子烃类的气相热解来制取。目前世界上 产生的销售的碳纤维绝大部分都是用聚丙 烯腈纤维的固相碳化制得的。