沃德夫聚合物（上海）有限公司
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关 键 词：东丽,碳纤维
行 业：塑料 通用/工程塑料 改性塑料
发布时间：2022-03-31
碳纤维到底是什么？很多人都疑惑与它与碳的关系。其实，碳纤维不是碳，碳是一种单质，只由碳元素组成，比如金刚石、石墨。而碳纤维是含碳量**90%的无机高分子纤维，是由**纤维经碳化及石墨化处理而得到的微晶石墨材料。
碳纤维增强材料与树脂基体组成的材料称为碳纤维树脂复合材料或碳纤维增强塑料。碳纤维与玻璃纤维相比较，具有高的弹性模量，是玻璃纤维的4~6倍，抗拉强度也略**它。碳纤维还具有较好的高温性能。因此当碳纤维和、树脂、聚等树脂基体结合在一起组成复合材料时，不仅保持了玻璃钢的许多优点，同时在许多性能方面还**过了玻璃钢。例如，碳纤维-复合材料的强度和弹性模量都**过铝合金，甚至接近于高强度钢，弥补了玻璃钢弹性模量低的缺点。又兼其比重比玻璃钢还要小，因此它成为目前比强度与比模量高的复合材料之一。由于碳纤维弹性模量高，故其复合材料零件允许在限应力状态下服役， 克服了玻璃纤维树脂复合材料只允许在低于限应力60%的条件下使用的缺点。碳纤维增强塑料在高温老化试验中的强度损失，也比玻璃钢小。此外在抗冲击性能、抗疲劳性能、减摩耐磨性能、自润滑性、耐腐蚀性以及耐热性等，都有显著优点。
碳纤维工程塑料具备了代替金属的能力，且质轻高韧，易于加工，其应用范围几乎涉及国民经济的各个领域。
1、汽车工业：碳纤维增强复合材料广泛应用于汽车工业，这主要是材料的耐油性、耐磨性和抗蠕变性，代替传统的金属材料时具有重量轻的优势。
2、航空航天：新材料比传统的铝材轻19%，这对提高速度、节省燃料其有利。具有良好的经济性和长效性。
3、文体用品：应用在网球拍和高尔夫球棒，也可用其制造头盔、汽车防撞杠和机器人手臂等。
碳纤维增强塑料的特性：
(1)强度高，弹性好：碳纤维的比强度(即抗拉强度与密度的比值)是钢的6倍，是铝的17倍；比模量(即杨氏模量与密度的比值，是物体弹性好坏的一个标志)是钢或铝的3倍以上。比强度高，就能承受较大的工作负荷，其大工作压力可用到350公斤/厘米2。此外，它的压缩率和回弹性均比纯F-4及其编织物要大。
(2)耐疲劳和耐磨性好：它的耐疲劳特性，比高得多，也比金属材料高；石墨纤维具有自润滑性，摩擦系数很小，其磨损量比一般制品或F-4编织物小5~10倍。
(3)导热和耐热性能好：碳纤维增强塑料导热性好，摩擦产生的热量容易散发出去，内部不易过热和蓄热，可以作为动密封材料。在空气中，它可以在-120~350℃的温度范围内稳定工作。随着碳纤维中碱金属含量的减少，使用温度还有可能进一步提高；在惰性气体中，它适应温度可达到2000℃左右，而且能经受冷热的急剧变化。
(4)耐振动性好：不易发生共振或颤振，也是减振消音的优良材料。
碳纤维工程塑料性能特点：
(1)弹性模量高。玻璃钢的弹性模量较低，承受负荷时其应变量也相应较大，一般当应变量达到1%～2%时聚合物便发生脆裂，因此玻璃钢零件设计时，其允许承载能力不**过限应力的60%，而碳纤维/聚合物复合材料的弹性模量约为玻璃钢的3～6倍，承载时应变量较小，因而设计时可允许在限应力条件下使用。
(2)比强度和比模量高。碳纤维/聚合物复合材料的密度约为钢的1/4，铝合金的1/2，而强度和模量**过铝合金并接近于高强度钢，因此比强度和比模量是现有复合材料中高的，特别是比模量要高出玻璃钢好几倍。
(3)耐冲击性能好。碳纤维聚合物复合材料抗冲击性能好，是“柔中有刚”的好材料，试验表明，用手在十步远的距离击穿不了1cm厚的碳纤维增强塑料。
(4)湿或高温条件下强度损失少。玻璃钢在潮湿环境下使用时，强度损失15%，甚至更多，而碳纤维增强塑料几乎不受影响。在高温老化试验中，碳纤维增强塑料的强度损失也比玻璃钢少，此外，它的摩擦系数小，耐腐蚀、抗疲劳、耐瞬时高温性也比玻璃钢好。
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