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pan基碳纖維具有高比強度、高比模量,它的耐高溫、耐腐蝕性能-,導電導熱性好,是國際技術領域不可缺少的原料,樟木頭匹克全碳素球拍,被廣泛應用于航空航天、-、體育用品、等領域。 目前國際碳纖維已經發(fā)展到了t1000級別,由于技術壟斷-,我國t800碳纖維還尚處于實驗室研制階段。
我們就拿日本東麗公司生產的pan基碳纖維為例,牌號為t300-3k、m40j-6k ,-般可簡稱為t300和m40j。經過科學的儀器檢測, m40j的強度和模量比t300高約25%和60%。而斷裂應變比t300低20% ,密度稍高于t300。m40j碳纖維的含碳量比t300的高,而含氮量低于t300碳纖維,
它的表面活性基團比t300碳纖維低,且有大量的長而淺的溝槽,而t300碳纖維雖然也有大量溝槽,但是相對來說短而深。
通過電子顯微鏡我們可以發(fā)現(xiàn),兩種碳纖維的斷面形狀都較規(guī)整,晶粒細密均勻,無裂紋、孔洞, t300近圓,而m40j部分呈現(xiàn)出形, t300有明顯的皮芯結構,而m40j徑向結構比較均勻,皮芯結構不明顯,這是m40j此t300力學-的原因之一。
m40j和t300碳纖維的表面-團主要為-、- ,但是這兩種碳纖維表面成分也有差異,它們的活性碳原子比例分別是0.540和0.204。m40j的表面活性比t300低,匹克全碳素球拍,這是影響碳纖維復合材料宏觀性能的原因之一。
從化學成分來看, m40j碳纖維含碳量在99.12% , t300的含碳量在93.68%左右,前者含氮量在0.074% ,后者含氮量約5.964%。此外都含有少的氫和氧?梢酝茢喑鰉40j的終熱處理溫度比較高,大于2000°c ,微觀結構比較穩(wěn)定,有利于碳/碳材料復合過程中纖維強度的保持率和利用率。
碳纖維復合材料的強度:
碳纖維看起來非常的柔軟,類似于紡織纖維材料,很難想到它會具有優(yōu)異的力學性能,以常用的t300碳纖維來看,其拉伸模量達到230gpa,
抗拉強度也-3500mpa ,比強度和比模量綜合指標要優(yōu)于現(xiàn)有結構材料,能夠有效滿足使用強度所需,F(xiàn)在還有t700級、t1000級 ,具賂-的力學性能。
碳纖維復合材料不像其它單-結構材料,碳纖維結合了兩種材料的性能,碳纖維復合材料與金屬材料不同點在于, -般選定一種金
屬結構材料,其強度是給定的,而碳纖維復合材料是一種各向-結構材料 ,虎門匹克全碳素球拍,沿纖維軸方向和垂直纖維方向的性能是不一樣 ,所以碳纖維材料能夠通過合理的設計,盡可能發(fā)揮出力學-勢。
碳纖維表面處理的目的主要是為了防止弱界面層的生產,并粗產生適合粘結的表面形態(tài),-樹脂和增強材料的親和力。碳纖維表面處理的方法-般分為氧化處理和非氧化處理,氧化處理的原理 是引入極性基團并消除弱性界面,非氧化處理的原理是沉積更活潑的碳和其他物質。
一.氧化法
氣相氧化法:氣相氧化是利用氧化性氣體來氧化纖維表面,從而引入極性基團,并給與適宜的粗糙度來提高復合材料的剪切強度。
液相氧化法:液相氧化法主要是將碳纖維浸入到某種氧化性溶液中,通-化劑來氧化刻蝕碳纖維表面。使碳纖維表面所含的各種含癢極性基團和溝壑增多,有利于提高碳纖維和樹脂之間界面的結合力。
氣液雙效氧化法:氣液雙效氧化法是指先用液相涂層,后用氣相氧化,使碳纖維的自身抗拉強度及其復合材料的層間剪切度均得到提高。
電化學氧化法:電化學氧化法就是指的陽極電解氧化法。由于增加了大量的含癢-團和含氮-團,提高了碳纖維和環(huán)氧樹脂的浸潤性和反應性,有利于-碳纖維復合材料的力學性能。
二、非氧化法
氣相沉積法:氣相沉積法是在碳纖維和樹脂的界面引入活性炭的塑性界面區(qū)來松弛應力,從而提高了復合材料的界面性能。
電聚-:電聚-是在電場力的作用下使含有活性基團的單位在碳纖維的表面聚合成膜,以-其表面形態(tài)和組成。
-偶聯(lián)劑涂層法:偶聯(lián)劑層法所采用的偶聯(lián)劑為雙性分子,它的-團分別與碳纖維表面和樹脂反應生成化學鍵,起到了化學媒介的作用, 將二者牢固的連在一起,從而提高了界面的強度。
聚合物涂層法:碳纖維表面涂覆聚鋁氧烷,沙田匹克全碳素球拍,經過高溫熱處理后,碳纖維表面生成氧化鋁涂層,使其性能得到提高,可與金屬復合制取碳纖維增強金屬基復合材料。
晶須生長法:生產晶須的過程包括成核過程以及在碳纖維表面生長非常細的高強度化合物單晶的過程。
等離子法:等離子體法主要是通過等離子體撞擊碳纖維表面, 從而刻蝕碳纖維表層, 使其表面的粗糙度增加, 表面積也相應增加。
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