碳纤维复合材料面临发展契机

高性能纤维是指耐热好、质量轻、强度高、高模量的特种纤维材料。作为高性能纤维的一种,碳纤维既有碳材料的固有特征,又兼备纺织纤维的柔软可加工性,碳纤维比铝还轻、比钢还硬,它们的密度是铁的1／4、比强度是铁的10倍。由于质轻,碳纤维复合材料质量大约是钢的20％,依据纤维等级和方向性,甚至可以达到类似钢材的强度;此外,碳纤维还不生锈,由于使用碳纤维材料可以大幅降低结构质量,因而可显著提高燃料效率。     

碳纤维-玻璃纤维层内混杂单向增强环氧树脂复合材料拉伸性能

采用不同混杂比的碳纤维-玻璃纤维层内经向混编单轴向织物制备了混杂纤维增强环氧树脂复合材料, 研究了不同混杂结构和不同混杂比的碳纤维-玻璃纤维/环氧树脂复合材料拉伸性能的变化及破坏形式。0°拉伸结果表明:同种混杂织物的不同混杂结构中, 碳纤维相对集中的完全对齐结构强度最高, 不同混杂比织物的完全对齐结构强度相当;碳纤维-玻璃纤维/环氧树脂复合材料的模量遵循混合定律。90°拉伸结果表明:纤维与树脂间的界面结合强度为碳纤维/树脂>玻璃纤维/树脂, 碳纤维-玻璃纤维/环氧树脂复合材料的强度、模量与材料厚度方向上界面的不同形式(单一或交替界面、碳纤维或玻璃纤维的分布位置等)有关, 与碳纤维的含量基本无关。      

国内外超高分子量聚乙烯发展现状

超高分子量聚乙烯（也称高强高模聚乙烯,缩写为UHMW-PE）是新型热塑性工程塑料,分子结构和普通聚乙烯相同,黏均分子量达150万～1000万（普通聚乙烯的黏均分子量在4万～12万）。UHMW—PE纤维是目前世界上比强度和比模量最高的纤维,是继碳纤维、芳纶纤维之后出现的第3代高性能纤维。     

关于我国高性能碳纤维需求和发展的几点想法

<正>碳纤维是一类以人造纤维或有机纤维为前驱体,经过1000℃以上高温处理制得碳含量在90%以上的无机纤维,具有高比强度、高比模量、耐高温、     

我国碳纤维行业的发展现状及建议

<正>碳纤维是一种耐高温纤维,它的密度不到钢的1/4,拉伸强度大于3.50GPa,是钢的7~9倍,拉伸弹性模量为230~430GPa。碳纤维是具有高强高模、耐高温、耐腐蚀、耐疲劳、耐湿、密度小、蠕变小、导电传热、热膨胀系数低等一系列优异性能的新型纤维。碳纤维以聚丙烯腈纤维、沥青纤维、粘胶丝或酚醛纤维为原料生产纤维,在惰性气体中经氧化、碳化(300~1 600℃)制得碳纤维,其碳含量在     

混杂比对碳纤维-玄武岩纤维混杂增强环氧树脂基复合材料弯曲性能的影响

将玄武岩纤维置于混杂铺层的压缩侧,研究了碳纤维-玄武岩纤维混杂增强环氧树脂基复合材料的弯曲性能及混杂比对其弯曲性能的影响。通过对试样进行三点弯曲试验得到了材料的弯曲性能,并通过扫描电子显微镜观察材料的失效模式。与纯碳纤维增强环氧树脂基复合材料相比,当混杂比为16.7%和33.3%时,混杂复合材料的弯曲强度明显提升,弯曲强度分别提高12.4%和15.2%,但是其弯曲模量随着混杂比的提升而降低。混杂后的材料及玄武岩纤维增强环氧树脂基复合材料的失效位移都高于碳纤维增强环氧树脂基复合材料,断裂韧性明显提升。从侧面观察可以发现不同铺层在压缩侧、拉伸侧和中间层有不同的失效形式。      

高性能纤维在防弹复合材料中的应用

探讨了纤维增强防弹复合材料的防弹机理,阐述了多种高性能纤维的优势与不足。重点介绍了Kevlar纤维、UHMWPE纤维、碳纤维、PBO纤维以及多种高性能纤维混杂工艺在防弹复合材料中的应用。最后展望了未来纤维增强防弹复合材料的发展方向,指出为满足未来对防弹材料的多方面高性能要求,对各种高性能纤维进行适当混杂是未来高性能防弹材料的发展方向。     

开发高性能复合材料中使用的新型纤维材料

随着社会的发展 ,人们对复合材料要求高性能化 ,因而使用普通的纤维材料已经远远不能适应。例如高性能复合材料中使用的填充纤维材料要求具有更高的强度、优良的耐热性能及其它一些特殊性能。这类高性能复合材料是使用比玻璃纤维强度更高的纤维材料 ,例如该材料强度的比弹性模数在 4×1 0 8ｃｍ以上 ,比强度在 4× 1 0 6ｃｍ以上。现介绍几种国外在开发研制高性能复合材料中使用的新型纤维材料。一、碳纤维 (ＣＦ)。1 970年日本研制开发了丙烯酸系碳纤维 (ＰＡＮ -ＣＦ) ,其后经过技术改进相继制造出了高强度级(ＨＴ)、高弹性级 (ＨＭ)以及…     

铜纤维／芳纶浆粕混杂增强摩擦材料的冲击性能研究

以冲击强度为主要考察目标,研究了酚醛树脂种类及含量、混杂纤维配比及含量对铜纤维/芳纶浆粕混杂增强摩擦材料冲击性能的影响,借助SEM观察了摩擦材料的冲击断面.结果表明,丁腈橡胶改性酚醛树脂为基体的摩擦材料的冲击强度优于腰果壳油/三聚氰胺改性酚醛树脂基摩擦材料,但硬度有所提高;铜纤维中加入芳纶浆粕的混杂纤维形式可显著提高摩擦材料的冲击强度;在树脂含量35%、纤维含量18%(质量分数)、纤维混杂比1∶1时体系的冲击强度最高为3.63kJ·m-2.     

碳纤维的发展概况

目前,市场上供应的碳纤维直径约7～9μm,按原料分为粘胶纤维、聚丙烯晴(PAN)纤维和沥青纤维三类。最常用的是聚丙烯晴纤维,它是经过原丝制备、预氧化处理、碳化处理、石墨化处理和表面处理等几个阶段加工制成的。这祥制备的碳纤维是高度取向的“乱层石墨微晶”组成的多晶体。乱层石墨微晶头尾相接,C 轴近似垂直于纤维轴,石墨层片几乎与纤维轴平行。因此,碳纤维具有高的比强度和比模量,是制造纤维增强复合材     

碳纤维布的织造及其应用

<正>碳纤维是一种科技含量很高的纤维状碳材料,它是采用高温分解法,由有机母体纤维在1000～3000℃的惰性气体下制成的。碳纤维呈黑色,具有强度高、质量轻、导电、耐高温、耐腐蚀、膨胀系数小等特点。碳纤维产品的主要形式有:纤维、碳布、预浸料坯     

四种壳类纤维/聚氯乙烯木塑复合材料的蠕变及磨损性能

选用4种壳类纤维-椰子壳、榛子壳、核桃壳和稻壳为填充材料,聚氯乙烯（PVC）为基体材料,制备壳类纤维/PVC复合材料,对4种壳类纤维进行了FTIR和热分析,对4种壳类纤维/PVC复合材料进行蠕变及磨损性能测试。结果表明：4种壳类材料中,稻壳纤维中纤维素含量最高,为43.6%,稻壳纤维/PVC复合材料具有较好的结合界面和力学性能,其压缩、拉伸和弯曲强度最高,分别为43.1 MPa、23.2 MPa和46.1 MPa,比强度最低的核桃壳纤维/PVC复合材料分别高出13.7%、33.3%和21.0%,在相同应力作用下,稻壳纤维/PVC复合材料蠕变应变值最小;在相同磨损条件下,稻壳纤维/PVC复合材料的比磨损率最小,其摩擦系数亦为最小。     

2008年世界高性能纤维的回顾

2008年世界高性能纤维保持高速增长的势头,但金融危机后需求量有所下降.文中介绍了碳纤维、芳酰胺纤维、高强聚乙烯纤维、玄武岩纤维、PBO纤维、PPS纤维产能扩大、新品种、新工艺和新用途的开发情况.在我国上述纤维均取得了重要的进展,纷纷迈向产业化,同时市场竞争开始加剧.     

活性填料在先驱体转化法纤维增强陶瓷基复合材料中的应用 II——复合材料的制备及其表征

将活性填料Al应用到吉林碳纤维(JC)和M40JB纤维增强先驱体转化SiC陶瓷基复合材料的制备中。研究表明,经过7个周期的致密化处理,当复合材料素坯中不含活性填料时,JC增强复合材料比M40JB增强复合材料有更高的弯曲强度,因此,JC纤维更适合用作先驱体转化陶瓷基复合材料的增强纤维;当复合材料素坯中含有活性填料Al时,由于Al与碳纤维发生碳化反应,使纤维受损,在纤维与基体之间形成不良的界面结合,导致复合材料的强度发生退化。图象分析表明,M40JB与Al的反应层厚度约为0.94 μm。为了防止碳纤维与Al发生反应,应对碳纤维进行适当的表面处理。     

碳纤维复合材料在航空和汽车领域中的应用

高性能纤维是指耐热好、质量轻、强度高、高模量的特种纤维材料.碳纤维作为高性能纤维的一种,既有碳材料的固有特征,又兼备纺织纤维的柔软可加工性,碳纤维比铝还轻、比钢还硬,它们的比重是铁的1/4,比强度是铁的10倍.     

喷射FRP加固震损钢筋混凝土柱抗震性能试验

通过12组72件喷射纤维/树脂复合材料(FRP)试样的拉伸强度试验,研究了纤维种类、树脂基体材料、纤维体积分数、纤维混杂比及纤维长度等因素对喷射FRP拉伸强度、弹性模量和断裂伸长率等性能的影响。通过8根钢筋混凝土(RC)柱试件的拟静力试验,研究了喷射玄武岩纤维/树脂复合材料(BFRP)和混杂玄武岩-碳纤维/树脂复合材料(BF-CFRP)加固震损RC柱的抗震性能,分析了喷射FRP层厚度、纤维混杂比、柱预损程度和柱轴压比等对加固试件的极限承载力、抗侧变形能力、刚度退化特征和滞回特性的影响。结果表明:玻璃纤维与乙烯基酯树脂基体的协同工作性能最优,而玄武岩纤维具有耐久性高、延性好、与乙烯基酯树脂基体协同工作性能好等优良性能,可以作为玻璃纤维的良好替代品;玄武岩纤维混杂少量比例的碳纤维作为树脂基体增强材料,可以有效提高喷射FRP的拉伸强度和变形性能;震损RC柱经喷射FRP加固后,可以基本恢复其震损前设计极限承载力,并有效提高其延性和耗能能力。该加固方法可以对地震区已震损RC柱进行快速加固,有效防止整体结构在余震中发生倒塌等严重破坏。      

复合材料使汽车不易划伤

德国弗劳恩霍夫化学工艺研究所正在开发一种复合材料，这种材料不但有出色的抗划伤特性，而且还强度高、韧性好。纤维增强塑料通常是在基质中加入玻璃纤维或碳纤维。制造高性能纤维增强复合材料的主要要求是使纤维排列于经受最大应力的方向，而且纤维必须与基质材料有良好的润湿性。     

德科学家开发出具有出色抗划伤特性的复合材料

据海外媒体报道,德国弗劳恩霍夫化学工艺研究所正在开发一种复合材料,这种材料不但有出色的抗划伤特性,而且强度高、韧性好。以往的纤维增强塑料通常是在基质中加入玻璃纤维或碳纤维。而制造高性能纤维     

活性填料在先驱体转化法纤维增强陶瓷基复合材料中的应用II——复合材料的制备及其表征

将活性填料Al应用到吉林碳纤维(JC)和M40JB纤维增强先驱体转化SiC陶瓷基复合材料的制备中。研究表明,经过7个周期的致密化处理,当复合材料素坯中不含活性填料时,JC增强复合材料比M40JB增强复合材料有更高的弯曲强度,因此,JC纤维更适合用作先驱体转化陶瓷基复合材料的增强纤维;当复合材料素坯中含有活性填料Al时,由于Al与碳纤维发生碳化反应,使纤维受损,在纤维与基体之间形成不良的界面结合,导致复合材料的强度发生退化。图象分析表明,M40JB与Al的反应层厚度约为0.94μm。为了防止碳纤维与Al发生反应,应对碳纤维进行适当的表面处理。     

高性能纤维增强树脂基复合材料的研究进展

高性能纤维增强树脂基复合材料在航空、航天等领域应用广泛,本文论述了高性能纤维如碳纤维(CF)、超高分子量聚乙烯纤维(UHMWPE)、芳纶纤维、PBO纤维的表面改性方法、改性效果的表征手段及改性纤维增强树脂基复合材料的研究进展和方向。