碳纖維具有怎樣的特性

含炭量在90%以上的高強度高模量纖維。用腈綸和粘膠纖維做原料，經高溫氧化碳化而成。是制造航天航空等高技術器材的優良材料。

由碳元素組成的一種特種纖維，具有耐高溫、康摩擦、導電、導熱及耐腐蝕等特性，外形呈纖維狀、柔軟、可加工成各種織物，由于其

石墨微晶結構沿纖維軸擇優取向，因此沿纖維軸方向有很高的強度和模量。

碳纖維的密度小，因此比強度和比模量高。

碳纖維的主要用途是作為增強材料與樹脂、金屬、陶瓷及炭等復合，制造先進復合材料。

由于碳纖維復臺材料是一層層的碳纖維 布和樹脂復合而成，雖然纖維方向的拉伸強度高但是層與層之間的粘合強度并不太高，受力的時候出現應力相異。進行打孔的時候很容易出現分層、撕裂、 燒焦軟化等情況。在進行人工打孔的時候對于力量的轉速更加難以控制，諸多不穩定的因素的情況下很容易將制品破壞，這種對制品的損傷要比機械加工嚴重的多，容易導致整體報廢。生產大部分的時候需要很大的成本，同時上面的打孔要求也更多，所以手工給碳纖維復合材料打孔風險很高，需要的人員和技術。

在對碳纖維復臺材料打孔過程中高強度的碳纖維會讓鉆機嚴重磨損和高熱量，所加工的部件會受到很大的切削力，容易分層。人工打孔的時候對鉆頭轉速和推進力度的調整會直接影響軸向力,在加工的過程中轉孔快要鉆透的時候要降低推進力度,減低出口出的撕裂情況。在進行打孔的時候操作者需要注意保持鉆頭垂直，鉆頭中心不可偏移，需要精細把控，尤其是鉆透的時候頭部切削的材料突然減少，會讓給進量增大，引起嚴重撕裂。

人工鉆孔需要大量的操作經驗才能降低損壞率，不過從一些外部準備上也能降低皮損率，常用方法有:

1、鉆頭的選擇，加工碳纖維復臺材料好選擇硬質鉆頭，金剛石、硬質合金材料均可，這樣可以緩解磨損帶來的鉆頭鈍化，降低軸向力。

2、鉆削工具要選擇質量較好，性能穩定的工具，在加工的時候能準確的把控給進速度。

3、在加工之前對要加工的制品周邊進行固定支撐，減少加工時的震顫。

碳纖維纏繞是一種復合材料連續成型方法,基本方法是將浸過樹脂膠液的連續纖維或布帶,按照一定規律纏繞到芯模上 ,然后固化脫模成復合材料制品。這種方法主要用來制造圓形管道、壓力罐、貯存罐等旋轉對稱形狀的產品。其特點是成型過程連續，一次性完成;制品形狀和尺寸都能得到保證,在直徑方向的強度高。但需要專門的纏繞機器和輔助設備,生產成本較高。所以根據碳纖維纏繞成型時樹脂基本的物理化學狀態不同,分為濕法纏繞、干法纏繞和半干法纏繞三種。

一、濕法纏繞

濕法纏繞是將纖維集束(紗式帶)浸膠后,在張力控制下直接纏繞到芯模上。濕法纏繞的優點如下。

a .產品氣密性好,因為纏繞張力使多余的樹脂膠液將氣泡擠出,并填滿空隙;

b .成本比干法纏繞低40% ;

C .濕法纏繞時,纖維上的樹脂膠液,可減少纖維磨損;

d .纖維排列平行度好;

e .產(達200m/min )。

二、干法纏繞

干法纏繞是采用經過預浸膠處理的預浸紗或帶,在纏繞機上經加熱軟化至黏流態后纏繞到芯模上。由于預浸紗(或帶)是生產的,能嚴格控制樹脂含量(到2%以內)和預浸紗質量。因此,干法纏繞能夠準確地控制產品質量。干法纏繞工藝的大特點是自動化程序高,生產，纏繞速度可達100-200m/min ,纏繞機清潔,勞動衛生條件好,產品質量高。其缺點是纏繞設備貴,需要增加預浸紗制造設備,投資較大。 此外,干法纏繞制品的層間剪切強度較低。

三、半干法纏繞

半干法纏繞是纖維浸膠后,到纏繞至芯模的途中,增加一套烘干設備,將浸膠紗中的溶劑除去,與干法相比,省卻了預浸膠工序和設備;與濕法相比,可使制品中的氣泡含量降低。

以上三種纏繞成型中,以濕法纏繞應用為普遍;干法纏繞僅用于高精度的航空航天的技術領域。

碳纖維加固包括碳纖維布加固和碳纖維板加固兩種。碳纖維材料用于混凝土結構加固修補的研究始于80年代美、日等發達國家。我國的這項技術起步很晚,但隨著我國經濟建設和交通事業的飛速發展,現有建筑中有相當一部分由于當時設計荷載標準低造成歷史遺留問題，-些建筑由于使用功能的改變,難以滿足當前規范使用的需求,亟需進行維修、加固。目前常用的加固方法有很多,如:加大截面法、外包鋼加固法、粘鋼加固法、碳纖維加固法等。碳纖維加固修補結構技術是繼加大混凝土截面、粘鋼之后的又-種新型的結構加固技術。

碳纖維與傳統的加大混凝士截面或粘鋼混凝土補強相比,具有節省空間,施工簡便,不需要現場固定設施,施工質量易保證，基本不增加結構尺寸及自重,耐腐蝕、耐久性能好等特點。另外,采用該工法,可大大提高建筑物的使用壽命,降低加固成本。因此,碳素纖維作為劃時代的補強材料,而備受青睞和關注。

1、抗拉強度高,是同等截面鋼材的7-10倍。

2、重量輕,密度只有普通鋼材的1/4。

3、耐久性好,可阻抗化學腐蝕和惡劣環境、氣候變化的破壞。

4、施工方便快捷、省力節時、施工質量易于保證。

5、適用范圍廣,混凝土構件、鋼結構、木結構均可進行加固?？纱蠓忍岣邩嫾某休d能力、抗震性能和耐久性能。碳纖維加固工藝原理：將抗拉強度極高的碳纖維用環氧樹脂預浸成為復合增強材料(單向連續纖維):;用環氧樹脂粘結劑沿受拉方向或垂直于裂縫方向粘貼在要補強的結構上,形成一一個 新的復合體,使增強粘貼材料與原有鋼筋混凝土共同受力增大結構的抗裂或抗剪能力,提高結構的強度、剛度、抗裂性和延伸性。