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原價：￥ 1成分結構2化學性質3制備方法4應用領域5拉伸性能6產業現狀7國產發展8應用發展9發展現況10相關技術10.1碳纖維加固混凝土裂縫技術 展開  1成分結構2化學性質3制備方法4應用領域5拉伸性能6產業現狀7國產發展8應用發展9發展現況10相關技術10.1碳纖維加固混凝土裂縫技術    1成分結構編輯本段碳纖維是一種具有很高強度和模量的耐高溫纖維，為化纖的高端品種。碳纖維最早由美國聯合碳化物公司和美國空軍材料實驗室于1959年投產，原絲采用粘膠纖維。1962年，日本碳公司進行了通用級聚丙烯腈基碳纖維的生產。1971年，日本東麗公司的高性能聚丙烯腈基碳纖維投產。瀝青基碳纖維是日本吳羽化學工業公司于1973年投產的。聯合碳化物公司生產了高模量瀝青基碳纖維,1985年,美國、日本及西歐的聚丙烯腈基碳纖維年生產能力共約有7.25kt，瀝青基碳纖維為1.28kt。
碳纖維是由有機纖維經碳化及石墨化處理而得到的微晶石墨材料。碳纖維的微觀結構類似人造石墨，是亂層石墨結構。
碳纖維是一種力學性能優異的新材料，它的比重不到鋼的1/4，碳纖維樹脂復合材料抗拉強度一般都在3500Mpa以上，是鋼的7~9倍，抗拉彈性模量為230~430Gpa亦高于鋼。因此CFRP的比強度即材料的強度與其密度之比可達到2000Mpa/(g/cm3)以上，而A3鋼的比強度僅為59Mpa/(g/cm3)左右，其比模量也比鋼高。材料的比強度愈高，則構件自重愈小，比模量愈高，則構件的剛度愈大，從這個意義上已預示了碳纖維在工程的廣闊應用前景。
綜觀多種新興的復合材料（如高分子復合材料、金屬基復合材料、陶瓷基復合材料)的優異性能，不少人預料，人類在材料應用上正從鋼鐵時代進入到一個復合材料廣泛應用的時代。
2化學性質編輯本段碳纖維是含碳量高于90%的無機高分子纖維。其中含碳量高于99%的稱石墨纖維。碳纖維的軸向強度和模量高，無蠕變，耐疲勞性好，比熱及導電性介于非金屬和金屬之間，熱膨脹系數小，耐腐蝕性好，纖維的密度低，X射線透過性好。但其耐沖擊性較差，容易損傷，在強酸作用下發生氧化，與金屬復合時會發生金屬碳化、滲碳及電化學腐蝕現象。因此，碳纖維在使用前須進行表面處理。
3制備方法編輯本段碳纖維可分別用聚丙烯腈纖維、瀝青纖維、粘膠絲或酚醛纖維經碳化制得；按狀態分為長絲、短纖維和短切纖維；按力學性能分為通用型和高性能型。通用型碳纖維強度為1000兆帕（MPa）、模量為100GPa左右。高性能型碳纖維又分為高強型（強度2000MPa、模量250GPa）和高模型（模量300GPa以上）。強度大于4000MPa的又稱為超高強型；模量大于450GPa的稱為超高模型。隨著航天和航空工業的發展，還出現了高強高伸型碳纖維，其延伸率大于2%。用量最大的是聚丙烯腈PAN基碳纖維。
目前應用較普遍的碳纖維主要是聚丙烯腈碳纖維和瀝青碳纖維。碳纖維的制造包括纖維紡絲、熱穩定化（預氧化）、碳化、石墨化等4個過程。其間伴隨的化學變化包括，脫氫、環化、預氧化、氧化及脫氧等。
4應用領域編輯本段碳纖維可加工成織物、氈、席、帶、紙及其他材料。傳統使用中碳纖維除用作絕熱保溫材料外，一般不單獨使用，多作為增強材料加入到樹脂、金屬、陶瓷、混凝土等材料中，構成復合材料。碳纖維增強的復合材料可用作飛機結構材料、電磁屏蔽除電材料、人工韌帶等身體代用材料以及用于制造火箭外殼、機動船、工業機器人、汽車板簧和驅動軸等。1994年至2002年左右，隨著從短纖碳纖維到長纖碳纖維的學術研究，使用碳纖維制作發熱材料的技術和產品也逐漸進入軍用和民用領域。現在國內已經有使用長纖碳纖維制作國家電網電纜的使用案例多處。同時，碳纖維發熱產品，碳纖維采暖產品，碳纖維遠紅外理療產品也越來越多的走入尋常百姓家庭。
碳纖維是軍民兩用新材料，屬于技術密集型和政治敏感的關鍵材料。以前，以美國為首的巴黎統籌委員會(COCOM)， 對當時的社會主義國家實行禁運封鎖政策，1994年3月，COCOM雖然已解散，但禁運封鎖的陰影仍籠罩在上空，先進的碳纖維技術仍引不進來，特別是高性能PAN基原絲技術，即使中國進入WTO，形勢也不會發生大的變化。因此，除了國人繼續自力更生發展碳纖維工業外，別無其它選擇。因此，國外尤其是碳纖維生產技術領先的日韓等國對中國的碳纖維材料及制品的出口一直保持相當謹慎的態度，只有為數很少的中國企業能夠與其建立合作關系，擁有其產品的進口渠道。
碳纖維廣泛用于民用，軍用，建筑，化工，工業，航天以及超級跑車領域。
5拉伸性能編輯本段概述：
由于原料、模量、強度和最后的熱處理溫度不同，產生了特性不同的碳纖維，前者硬而脆的常用于復合材料，軟而柔順的常用于紡織；后者多被用于工程用料。由于碳纖維的應用越來越多兼之其特性，碳纖維強力拉伸性能測試的緊迫性擺在了我們面前。強伸性能試驗屬于破壞性的，試驗完畢試樣沒有可恢復性，又因為碳纖維分離成為單纖維以后非常脆弱，因此在每次試驗過程中，需要細心、耐心，試驗前不要對試樣造成損傷。一般試驗需要得到的技術指標是CV值、平均值等。
測試與標準：
碳纖維的拉伸性能測試分單絲法和復絲法。
下面首先對于單絲法拉伸予以描述：碳纖維分離成為單纖維以后非常脆弱，剪切強度很低，稍有不慎就會斷裂，因此在每次試驗過程中，需要細心、耐心，不要對試樣造成損傷。國際標準ISO11566《碳纖維 單纖試樣的測定》和日標JIS R7601《碳纖維試驗方法》指出了采用紙框法固定試樣，當然也不排除其他方法。中國的方法標準正在制定中，但是，檢測方面的論述已經有很多：蘇州經貿職業技術學院、曲阜師范大學的張小英、張斌在2007年《紡織標準與質量》發表了《碳纖維拉伸性能的測試方法》，《紡織實驗技術》（中國紡織出版社）《實驗十五 碳纖維強伸性能測試》等文章。單纖維強伸性能試驗要采用能測試碳纖維的高強高模纖維強力儀，因碳纖維屬于高強高模纖維，強力儀的夾持器質量好壞對纖維強伸度測試結果的準確性極為重要，要求既能夾緊纖維試樣在拉伸試驗中不打滑，又不因夾持力過大而損傷纖維。早期生產的電子強力儀采用手工夾持器（如LLY-06型強力儀），用人工擰緊螺絲夾緊纖維試樣，夾持力難以控制，為防止試樣打滑往往手工操作夾持力過大，造成夾持器鉗口處應力過分集中，測試結果強力和伸長偏低，對纖維質量正確評定帶來不利結果。高強高模纖維強力儀采用氣動夾持器（如XQ-1C型強力儀），夾持力恒定并可通過氣壓的調節控制，減小了操作人員對測試結果的影響，測試結果準確穩定, 如CRE型碳纖維強力機（LLY-06E型電子碳纖維強力儀外觀如圖1所示）。
試樣制備：
紙框法固定試樣，剪取適當長度的該碳纖維試驗樣品，用鋼針沿著纖維方向將其分離，使試驗樣品蓬松便于抽取。用取樣盤來盛取試樣，為保證測得結果的準確性，不能對碳纖維造成任何損傷。采用國外標準制作襯紙很麻煩，在試驗過程中有人用電腦制圖找到一個簡單易行的方法。取0.1mm左右厚的打印紙做基片；按圖1尺寸用Word制圖，劃出一個尺寸合適的框，復制滿A4紙打印（圖2是25mm隔距拉伸尺寸。若50mm隔距拉伸時，裁切線的長度應增加一倍）；直尺放與裁切線吻合后用刀片沿裁切線將實線部分裁除，然后兩端貼上5mm寬的雙面膠紙；抽取分離的單根碳纖維試驗樣品，沿中心虛線放上，并用雙面膠紙固定。也可以用融化后的松香，將單根碳纖維 “焊接”在紙框上，其“焊點”起到固定單根碳纖維的作用（試驗證明：采用“焊接”方式沒有雙面膠紙固定方式好用，而且夾持試樣時要離開“焊點”）；再用8～10mm寬的紙條，沿著裁切線寬度方向覆蓋雙面膠紙和試驗樣品端頭，沿剪切線剪切，分離成固定在單個紙框上的待測試樣。注意：碳纖維的取樣比較困難，尤其處理后的碳纖維，很細，也很難分辨是一根還是兩根，根據實驗中曲線對比進行判斷如果記錄下的曲線斜率明顯大于其他試樣的很有可能是兩根纖維，必要時可以用放大鏡配合取樣。
測試：
測試程序與儀器型號有關系。不同儀器型號其測試過程不同。下面分別用兩種LLY-06E、LLY-06型單纖維強力儀的操作過程加以說明。打開儀器電源開關，設定操作程序，根據試驗要求設定所需隔距，例如：25mm、50mm。
按試驗要求設定試驗拉伸速度（1～5）mm/min，本實驗取：2mm/min，如果采用松香固定試樣時，上、下夾持器夾持試樣時要離開“焊點”，以免試樣脫落和斷裂。
被測試樣的一端夾持在電子式碳纖維強力儀的上夾持器上，試樣另一端夾持在下夾持器上。采用恒定的拉伸速度拉伸試樣，直至試樣斷裂。記錄單次值的斷裂強力和斷裂伸長等技術指標，試驗結束后儀器自動給出所有技術指標的統計值。和PC機聯機可獲得實時曲線，便于分析技術數據。
1氣動夾緊的拉伸試驗（LLY-06E型）
將上述準備好的待測試樣一端沿著裁切線寬度邊緣，用上夾持器夾緊，另一端沿著裁切線寬度邊緣被下夾持器夾緊，并將夾緊的待測試樣兩側剪斷，按“拉伸”，使下夾持器下行，試樣斷裂后，下夾持器自動返回。重復測試過程，做完設定次數。儀器會在試驗過程中自動打印試驗記錄。由于夾持器沒有直接夾持試樣，減少了試樣斷裂在鉗口的概率。該測試適用于氣動夾緊夾持器的儀器。
如需聯機，應在開啟電源前接好PC接口，開啟電腦、啟動程序，根據要求設定數據，然后點擊“實驗”進入試驗狀態。
2手動夾持器夾緊的直接拉伸試驗（LLY-06型）
由于社會上手動夾持、通用的單纖維強力儀較多，有人曾經在上面做過大量試驗。這一類單纖維強力儀的夾持器不適合襯紙固定試樣，只有用傳統方式夾持拉伸，實踐證明：只要儀器技術達標，雖然未曾拉伸斷試樣的概率比較高，細心一些也可以作，但是手法很重要。將上夾持器取下平放在襯墊上，把一束碳纖維試驗樣品放在夾持器左前方；右手向右抽取一根碳纖維，左手推動夾持器（注：
合作分類 : 碳纖維 ;

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加工方式 : 來圖加工;來樣加工;其他;
工藝 : 鉆孔;建材組裝;防腐處理;機器磨邊;切斷;表面裝飾;其他建材加工工藝;
品牌名稱 : 南方