碳纤维织造的技术

碳纤维织造的技术

织造技术的发展

早在公元前5000 年，世界文明发源地就有了纺织品生产，例如非洲尼罗河流域的亚麻纺织、我国黄河、长江流域的葛纺织和丝绸纺织等。公元前500 年我国就有了脚踏织机。早在150年前，有梭织机开始逐步代替手工织布，其产量比手工织布的产量高出一倍，1844年开始出现无梭织机，剑杆织机发明于1870年，我国20世纪60年代中期开始研制剑杆织机，并成功地应用在有梭织机的技术改造上。

20世纪末，计算机被应用到织造机械，许多电子引纬和开口装置及系统应用到众多织机总，使剑杆织机的转速和入纬率大大提高。挠性剑杆织机的速度和入纬分别到了700rpm和1500rpm。进入21世纪后，剑杆织机的发展已不再单纯追求速度和入纬率，研究重点转向提高织机的产量及运转性能、提高织造效率及产品质量。织机制造商所努力的方向为对应各种各样纬纱，织造高附加值织物。新型剑杆织机已基本实现了电子技术、变频调速技术、传感技术与织机机械的完美结合，使得剑杆织造技术达到了一个崭新水平。

近年来，在航空航天工业发展的推动下，发达国家的高性能纤维纺织装备技术取得了突破性进展，电子化自动控制的剑杆织机、多轴向经编机等关键技术装备的研制获得成功，碳纤维织物的品质和性能得到大幅度提升。

我国高性能复合材料技术研究始于20世纪70年代，经过30多年的发展，工艺装备技术水平有了很大的发展，计算机控制的纤维剑杆织机、缝边机、编织机等现代化纺织预成型设备国内已有引进。虽然我国碳纤维织物的研究在国家重大科技专项需求的牵引下得到了迅速的发展，取得了一定的成绩，但是与发达国家相比，目前我国碳纤维设备依旧落后很多。

织造工艺

织造是一种基本的纺织工艺，能够使两条以上纱线在斜向或纵向互相交织形成整体结构的预成形体。根据不同的织造手法，可分为以下四种织造工艺。

1、梭织（weaving）：使用梭子（shuttle）的运动来配送纬纱而交织经纱。

2、编织（braiding）：以携纱器（carrier）的运动来配送编织纱以交织轴向纱，在没有轴向纱的情况则编织纱互相交织。

3、针织（knitting）：以钩针的运动来使纱线形成环结构，套环的交织便形成织物。

4、针缝（stiching）：以缝线的方式将两轴以上的平面不交织的结构缝合在一起。

织造设备

梭织可以说是最古老的织布技术，至今许多手工织布事实上就是一种简化的梭织发。梭织的目的不外乎将两套垂直的纱线互相交织而形成一块平面织物。从梭织的表面说明就是使用梭子来回在纬向运动，从而带入纬纱。

以下为简单的梭织机平面示意图，其中包括了几个重要部分，经纱（warp yarn）从盘头伸出，穿过综框（harness），再经钢筘（reed or batter）到织口与纬纱（weft yarn）交织，成形的织物卷取后完成。综框的结构包含总是（heddle），综丝上有综丝眼（heddle eyelet），经纱穿过综丝眼，由综框的上下运动形成经纱的开口，开口的目的就是使梭子能通过，梭子来回运动交织纬纱。综框的数目至少是两个以上，例如，平纹织物中，单数的经纱穿过一综框而双数穿过另一综框。更复杂的织造，则需要更多的综框与综丝上下运动来控制。钢筘的作用是打纬（beat up），使刚由梭子带过的纬纱能整齐排列并增加织物密度。其运动方式是钢筘先是后退，待梭子通过后则钢筘向前将纬纱推至织口，再后退等下一次打纬。

这种传统的技术事实上几乎完全被无梭织机取代了，例如喷水式及喷气式织机和剑杆式织机，从而大大提升织布速度。机电一体化技术使无梭织机生产自动化达到很高水平，对提高织机的速度和生产效率、扩大品种、提高产品质量发挥了重要作用。

根据引纬方式的不同，无梭织机又可分为喷气织机、喷水织机、片梭织机和剑杆织机。

喷气织机以压缩空气为动力，靠气流将纬纱引入织口，选色最多可达8色，适用于织制批量大、品种翻改少的织物的织机。但该类织机能源消耗较大，一次性投资大，一般用于织造棉织物、牛仔织物、防羽绒织物等。

喷水织机以喷出水柱为动力，靠水压将纬纱引入织口，纬纱的选色最多为4色，只能适应疏水性织物的织造，导致产品织造的局限性。且由于全球水资源受到保护，所以使得喷水织机的推广及应用受到很大的限制。

片梭织机是目前无梭织机中适应范围最广的，但由于其材质和制造精度要求非常高，织机价格昂贵是缺点。片梭织机引纬是依靠投梭棒撞击小梭子的单向运动引纬，最大幅宽可达5400mm，纬纱的选色最多为6色。在产业用纺织品领域，尤其是特宽幅产品，尤其独特的优势。

剑杆织机则通过剑杆带着剑头将纬纱引入织口。剑杆的类型一般可分为刚性剑杆、挠性剑杆和可伸缩式三大类，剑杆织机主要应用于服装、装饰用面料，以及部分产业用纺织品的织造。

相比较与其他无梭织机引纬方式，剑杆织机有如下特点：

（1）适用于多色引纬，可以生产16色引纬的多式花样图案的织物产品；

（2）积极式的剑杆驱动，还可以对许多引纬比较困难的纱线进行引纬；

（3）品种更改比较灵活，适应小批量、多品种织物的织造；

（4）一次性投入小，能耗低，可小规模投入生产。

碳纤维织造

碳纤维是一种具有碳材料的固有本征特性，又兼备纺织纤维的柔软可加工性的高性能纤维。碳纤维具有高强度、刚度的特点，但是延伸率小、表面不耐磨，其纺织工艺性较差，对纺织工艺设备的依赖程度高。

采用编织、梭织、针缝等纺织工艺，将碳纤维材料交叉、排列、组合，相互作用而形成的具有实用结构、性质和形状的碳纤维织物。常见的碳纤维织物种类有平纹织物、斜纹织物和绸纹织物。

最常见的是平纹织物，即纬纱上下交替穿过每一根经纱。平纹布的稳定性高和一定的孔隙率，但是随形性较差，而且由于波纹较多也会影响机械性能。特别是对于高密度纤维波纹更为明显，因此这种织法较少用于制造高密度纤维织物。

斜纹织物中一支或多支纬纱按照固定的穿插方式上下交替穿过两根以上的经纱。在表面形成连续或间断的斜纹图案。斜纹织物随形性，浸润性均优于平纹织物，但稳定性不如平纹织物。同时由于波纹较少，表面较平纹织物更为平滑，机械性能也高于平纹织物。

缎纹织物指纬纱按照某种顺序穿过几根经纱，按照每个织纹重复单元的纱线数目分类，主要有4-通，5-通和8-通沙缎。缎纹织物波纹少性能高，浸润性和随形性好，但稳定性较差。由于缎纹织物的不对称性导致一侧经纱较多，而另一侧纬纱较多。特别是在制作多层织物时需要注意防止由于不对称而产生的应力集中。

碳纤维织机原理

碳纤维织机原理为：经纱从织轴（经轴、纱架）上退绕下来，通过张力补偿装置，纱线穿过综丝眼，由综丝控制其运动，通过综丝的上下运动形成梭口，与纬纱在织口处交织成织物，最后通过卷取装置被引至卷取辊而形成布卷。织机由送经、开口、引纬、打纬和卷取5大机构组成。

（1）送经机构

在织造过程中，经纱与纬纱交织形成的织物被引离织口，为保证织造过程的持续进行，织轴上应送出一定长度的经纱，使织机上的经纱张力严格控制在一定范围内。送经机构的工艺要求如下：确保从纱架均匀送出经纱，以适应织物形成；

保证经纱符合工艺要求的上机张力，并保持在织造过程中张力稳定，波动小；

保证经纱送出量并与卷取运动配合协调，使织造顺利进行；

品种适应性强，故障小，维修和调节方便。

（2）开口机构

开口机构的作用就是根据织物的交织规律，在规定的时间内，按序带动经纱，将经纱分为上下2层，形成梭口，以便引纬，等纬纱引入后，梭口闭合，使经纱与纬纱形成交织状态。开口机构必须具备两个基本作用：一是要使综框或综线作升降运动，另一个就是根据织物组织要求来控制综框升降顺序。

开口机构形式很多，有四连杆开口，共轭凸轮开口机构，凸轮开口机构，多臂开口和提花开口机构等。四连杆开口和共轭凸轮开口只能织平纹织物，凸轮开口可以配置不同的凸轮，织平纹、斜纹、绸纹等织物，这些开口所能织的织物的综框页数，最多只能达到6-8页。多臂开口机构可以织小提花织物，一般配16也综框，最多为32页。这些开口机构都是由综框的运动来带动挂在每页综框上的经纱上下运动，每页综框上的经纱运动规律必须是相同的。

（3）引纬机构

引纬机构的作用就是在开口机构将经纱分成上下两层形成梭口后，将纬纱及时引入梭口，使纬纱与经纱形成交织。碳纤维织机使用的是刚性剑杆引纬机构，分为单剑杆引纬和双剑杆引纬。对于宽幅小的织物，通常采用单剑杆引纬机构，剑杆从一边穿入梭口，将纬纱引出梭口后，完成一次引纬。双剑杆引纬机构包含一个送纬剑和一个接纬剑，当送纬剑带着纬纱运动到梭口中间，接纬剑将纬纱接住，然后引出梭口，完成一次引纬。

（4）打纬机构

打纬机构的作用就是将已经引入梭口的纬纱打入梭口，以形成织物。常用的打纬机构有四连杆打纬机构，共轭凸轮打纬机构，六连杆打纬机构，其中四连杆的打纬机构简单，容易制造，但筘座后心没有停顿时间；共轭凸轮打纬机构可以使筘座在因为期间静止不动，延长引纬时间，但制造难度大，精度要求高，达不到精度要求的话振动大；六连杆打纬机构可以使钢筘在后心有接近停顿的时间。本织机采用四连杆打纬机构，由伺服电机直接控制，保证筘座在后心位置停止，使筘垂直于布面将一个断面的纬纱平推入织口。

（5）卷取机构

卷取机构的作用就是把已经织好的织物引离织口，卷到卷取辊上，以保证连续生产织物，同时使织物达到一定的纬密。一般轻薄的织物采用卷绕式卷取机构，保证连续生产织物；较厚或异形截面织物采用平移式，由几组罗拉相对运动平移牵引织物。

高品质碳纤维织物的织造

碳纤维织物的品质取决于碳纤维的品质、织造设备的先进水平和织造者的娴熟程度。从外观上高品质的碳纤维织物看起来平整、没有色差和毛丝，手触光滑、经纬交织形成的屈曲波大小一致。仅从碳纤维织造设备方面考虑的话，要织造高品质的碳纤维织物，需要从减少摩擦和张力控制两个方面下工夫。

碳纤维是一种不耐磨的材料，织造过程中的摩擦容易造成毛丝和单丝断裂，降低碳纤维织物的品质。而在碳纤维织造过程中，纤维与纤维之间、纤维与编织机构之间均会发生摩擦。因此，在设备设计中出处需要体现低磨损的设计理念，在经向和纬向碳纤维所经过的通道上，均采用光滑的陶瓷导眼，各个转动轴表面镀硬铬，非常光滑，不对碳纤维造成伤害。并通过控制纱线的织造张力、织造机构的表面处理、机构运动的优化设计等措施，减少碳纤维在织造过程中的磨损，提高织物性能。

张力控制是织造高品质碳纤维织物的关键因素。一条完整的碳纤维编织布生产线由一台现代化的织机，一个纱架和一台用于织物收卷的收卷机组成。在碳纤维的织造过程中，张力控制分为3个区间：从纱架到张力机的区间；张力机到织机后梁的区间；织机后梁到卷取辊的区间。

纱架在织造过程中对碳纤维施予第一个张力。每个纱架上面有好几百锭碳纤维同时放卷，光是依赖简单的刹车装置无法保证不同经纱可以得到相同的张力。得益于现代化的电子技术，用传感器检测每根纱线的张力，并用一个中央制动系统进行统一调控，对所有纱筒进行同时、集中、无级进行张力调节，实现经纱之间的张力一致。

在织造的过程中，织机对碳纤维织物的质量起到最大的作用。经纱经过进入织机时需要有足够的张力补偿，织口开合的过程中经纱的张力也要可控并一致，形成织物后要平整地引出织机，整过过程对张力的控制需要十分精确，才能织出高品质的碳纤维织物。

收卷机的收卷力矩是要可调的，控制织物的收卷面平直。收卷的过程中的张力需要不断调整，对织物卷进行压实，避免层数堆积而造成内层的织物被压变形。

纱架、织机、收卷机之间承前启后却又互相独立运行，无缝连成一体需要经过一定程度的改造。配备电控系统让编织、碳纤维张力控制及织物的收卷变得更简单高效。安装电子同步装置实现整条生产线电子化，同步驱动，全自动控制。

上述的是对经向纱的张力控制，要获得高品质的碳纤维织物，同时需要对纬向纱进行张力控制。最常用的碳纤维织机宽幅为1米至米，为什么不用更大宽幅的织机以提高织造效率呢因为张力控制不好。纬纱越长，可控性越差，在织造的过程中可能翻转、折弯，由于张力不够而造成屈曲，影响织物质量。小宽幅的织机一般采用伸缩性的刚性单剑杆，引纬打纬保证有足够的张力使纬纱处于绷直状态，打纬的时候不接触经纱，没有摩擦，对碳纤维的损伤达到最小程度。双剑杆送纬，剑杆的两次加速和交接会影响了张力的变化和可控性。

以上碳纤维织造对设备的要求，Bulgaro在碳纤维编织的专业性上做的比较好，Dornier织机享誉全球，碳纤维改造方面的经验缺却还欠缺了点。

参考文献：

织物复合材料台湾

碳纤维多层织机引纬系统关键技术研究李丹丹

碳纤维布基本知识

碳纤维布基本知识 用途： 碳纤维布与结构胶配套使用成为碳纤维复合材料，适用于混凝土结构、木质结构的加固，可有效提高构件的承载力、抗震性能和耐久性。是处理下列工程问题的优秀备选方案： 1、建筑物使用荷载增加； 2、工程使用功能改变； 3、材料老化； 4、混凝土强度等级低于设计值； 5、结构裂缝处理； 6、恶劣环境服役构件修缮、防护。 其他用途：人造卫星、飞机、火箭、体育用品、工业产品等众多领域。 特点： 1、碳纤维抗拉强度高，高于普通钢10-15倍； 2、耐酸碱，抗腐蚀，适宜在恶劣环境中服役；与结构胶配合使用，能阻止有害介质浸渗，对内部结构起保护作用；

3、比重是钢材的23%，基本不增加构件自重，不改变构件截面尺寸； 4、可弯曲缠绕成型，对各类曲面、异型构件加固优势更为显著； 5、可任意剪裁，易粘贴，施工质量易于保证。不需大型施工机具，可搭接粘结任意延长，无明火作业，施工工期短。

碳纤维布使用说明 碳纤维布均与配套结构胶配合使用,形成高性能复合材料。碳纤维加固工艺流程：

构件表面处理→粘贴面修补找平(若平整，此步骤可省去)→涂底胶→卸荷(根据实际情况和设计要求，此步骤有时省去)→配置面胶和裁剪碳纤维布→粘贴碳纤维布→固化→检验→维护 1.构件表面处理 2.粘贴面修补找平(若平整，此步骤可省去) 3.配置底胶 4.卸荷(根据实际情况和设计要求，此步骤有时省去) 5.配置面胶和裁剪碳纤维布 6.粘贴碳纤维布 7.固化 8.检验 9.维护 碳纤维发展简史 1860年，斯旺制作碳丝灯泡 1878年，斯旺以棉纱试制碳丝

1879年，爱迪生以油烟与焦油、棉纱和竹丝试制碳丝（持续照明45小时）1882年，碳丝电灯实用化1911年，钨丝电灯实用化 1950年，美国Ｗright--Patterson空军基地开始研制黏胶基碳纤维 1959年，美国ＵＣＣ公司生产低模量黏胶基碳纤维“Ｔhornel—25”，日本大阪工业试验所的进藤昭男发明了ＰＡＮ基碳纤维 1962年，日本碳公司开始生产低模量ＰＡＮ基碳纤维（０.５吨/月） 1963年，英国皇家航空研究所（ＲＡＥ）的瓦特和约翰逊成功地打通了制造高性能ＰＡＮ基碳纤维（在热处理时施加张力）的技术途径 1964年，英国Courtaulds,Morganite和Roii--Roys公司利用ＲＡＥ技术生产ＰＡＮ基碳纤维 1965年，日本群马大学的大谷杉郎发明了沥青基碳纤维美国ＵＣＣ公司开始生产高模量黏胶基碳纤维（石墨化过程中牵伸） 1970年，日本吴羽化学公司生产沥青基碳纤维（１０吨/月），日本东丽公司与美国ＵＣＣ进行技术合作 1971年，日本东丽公司工业规模生产PAN基碳纤维（1吨/月），碳纤维的牌号为T300，石墨纤维为M40 1972年，美国Hercules公司开始生产PAN基碳纤维日本用碳纤维制造钓竿，美国用碳纤维制造高尔夫球棒

碳纤维发射筒的成型方法与制作流程

本技术公开了一种碳纤维发射筒的成型方法，该成型方法包括如下步骤：1)缠绕准备：将前法兰和后法兰分别安装在芯模上；2)缠绕：采用浸过树脂胶液的连续纤维对芯模进行缠绕，形成发射筒的筒体；3)第一次固化：对筒体进行第一次固化处理；4)接口补强缠绕：在筒体上预埋金属接口，并对金属接口外层进行补强缠绕；5)第二次固化：对步骤4)处理后的筒体进行第二次固化处理；6)防热喷涂：脱模后对筒体两端的法兰安装面进行机加，再与前法兰和后法兰进行紧固，最后采用防热涂料喷涂于筒体的内表面，形成防热涂层。本技术的方法采用钩挂缠绕和开口补强方式相结合，提高发射筒的强度，提高导弹发射质量稳定性。 权利要求书 1.一种碳纤维发射筒的成型方法，其特征在于：包括如下步骤： 1)缠绕准备：将前法兰(1.1)和后法兰(1.2)分别安装在芯模(2)上，调整芯模(2)使得前法兰(1.1)和后法兰(1.2)夹紧，所述芯模(2)的两端设置有环向布置的销钉(2.1)； 2)缠绕：采用浸过树脂胶液的连续纤维对芯模(2)进行缠绕，形成发射筒(1)的筒体(1.3)； 3)第一次固化：对步骤2)缠绕形成的筒体(1.3)进行第一次固化处理； 4)接口补强缠绕：在筒体(1.3)上预埋金属接口(1.4)，并对金属接口(1.4)外层进行补强缠绕； 5)第二次固化：对步骤4)处理后的筒体(1.3)进行第二次固化处理； 6)防热喷涂：脱模后对筒体(1.3)两端的法兰安装面进行机加，再与前法兰(1.1)和后法兰(1.2)进行紧固，最后采用防热涂料喷涂于筒体(1.3)的内表面，形成防热涂层。 2.根据权利要求1所述的碳纤维发射筒的成型方法，其特征在于：所述步骤2)中，缠绕前先在芯模(2)外表面涂覆脱模剂，再铺设一层无碱玻璃纤维表面毡。 3.根据权利要求1所述的碳纤维发射筒的成型方法，其特征在于：所述步骤2)中，连续纤维依次按照0°、45°、-45°、90°、0°、45°、-45°、90°、0°、45°、-45°、90°、0°、45°、-45°、90°方向铺层，缠绕形成16个铺层。 4.根据权利要求3所述的碳纤维发射筒的成型方法，其特征在于：所述步骤2)中，连续纤维按照0°方向铺层时，从位于前法兰(1.1)一端的销钉(2.1)缠绕后绕过位于后法兰(1.2)一端的销钉(2.1)，此时缠绕机按照预设的角度再次旋转15°，芯模(2)相对绕丝嘴周向旋转15°，再通过下一销钉间距进行缠绕，继续往复直至0°铺层铺满整个芯模(2)，通过两端的销钉(2.1)绕行实现钩挂并转向连续缠绕。 5.根据权利要求1所述的碳纤维发射筒的成型方法，其特征在于：所述步骤2)中，在连续纤维缠绕完倒数第二层铺层后，再缠绕一层导电布。 6.根据权利要求1所述的碳纤维发射筒的成型方法，其特征在于：所述步骤2)中，树脂胶液按照质量份数计由如下原料组成：55～60份E-51环氧树脂、45～50份乙二醇二缩水甘油醚、45～50份改性芳香胺、1～3份DMP-30。

碳纤维综述

PAN 基碳纤维 摘要: 聚丙烯晴基碳纤维是一种力学性能优异的新材料，具有高强度、高模量、低密度、耐高温、耐腐蚀、耐摩擦、导电、导热、膨胀系数小、减震等优异性能，是航空航天、国防军事工业不可缺少的工程材料，同时在体育用品、交通运输、医疗器械和土木建筑等民用领域也有着广泛应用。本文简要介绍了其结构，制备方法，性能，应用领域及其前景。 关键词：PAN 基碳纤维 碳纤维结构 PAN 基碳纤维制备 PAN 基碳纤维性能 PAN 基碳纤维应用前景 航天 军事 体育用品 1. 碳纤维结构 碳纤维属于聚合的碳，它是由有机物经固相反应转化为三维碳化合物，碳化历程不同，形成的产物结构也不同。 碳纤维和石墨纤维在强度和弹性模量上有很大差别，这主要是由于其结构不同，碳纤维是由小的乱层石墨晶体所组成的多晶体，含碳量约75%~95%；石墨纤维的结构与石墨相似，含碳量可达98%~99%，杂志少。碳纤维的含碳量与制造纤维过程中碳化和石墨化过程有关。 2. PAN 基碳纤维的制备 从原料丙烯晴到聚丙烯晴基碳纤维的制备过程中可以看出四个关键步骤：PAN 的聚合， 原丝的制备，原丝的预氧化以及预氧化丝的炭化和石墨化。 2.1 PAN 的聚合 由于PAN 分子结构的特性，纯聚体PAN 不适宜作为碳纤维前驱体。工业生产中，往往采用共聚PAN 来制备PAN 原丝。引入共聚单体可以起到如下作用：减少聚合物原液中凝胶的产生；增加聚合物的溶解性和可纺性；降低原丝环化温度及变宽放热峰。但也可能带来一些负作用：降低原丝的结构规整性和结晶度；增加大分子链结构的不均匀性；引入更多的无机和有机杂质等。 2.2 原丝的制备 PAN 在熔点（317°C ）以下就开始分解，因此形成纤维主要通过湿法或干湿法进行纺丝。 干湿法纺丝由于将挤出膨化与表皮凝固进行了隔离，纤维的成形机理有所改变，因此湿法纺丝凝固过程中皮层破裂或径向大孔及表皮褶皱等现象基本消失，干湿法纺丝的原丝表面及内单体引发剂 聚合 纺丝 原丝 预氧化 预氧丝 炭化 石墨化 表面处理 上浆 碳纤维 石墨纤维

碳纤维布施工工艺方法和要求

碳纤维布施工工艺方法和要求 一、应根据施工现场和被加固构件混凝土实际状况，拟定施工方案和施工计划。对所使用的碳纤维片材、配套树脂、机具等做好施工前准备工作。 （一）表面处理： 1、应清除被加固构件表面的剥落、疏松、蜂窝、腐蚀等劣化混凝 土，露出混凝土结构层，并用修复材料将表面修复平整。 2、应按设计要求对裂缝进行灌缝或封闭处理。 3、被粘贴混凝土表面应打磨平整，除去表层浮浆、油污等杂质， 直至完全露出混凝土结构新面。转角粘贴处要进行导角处理并 打磨成圆弧状，圆弧半径不应小于20㎜。 4、混凝土表面应清理干净并保持干燥。 （二）涂刷底层树脂： 1、按产品供应商提供的材料配比进行配制；甲、乙两组胶按配比 装入容器桶内，采用电锤及扩大头钻头，转速在600转/分，搅 拌时间约8分钟；使胶无色差。搅拌均匀后方可使用。 2、应用滚筒刷将底层树脂均匀涂抹于混凝土表面。应在树脂表面 指触干燥后立即进行下一步工序施工。 （三）找平处理： 1、应按产品供应商提供的工艺规定配制找平材料。 2、应对混凝土表面凹陷部位用找平材料填补平整，且不应有楞角。 3、转角处应用找平材料修复为光滑的圆弧，半径应不小于20㎜。

4、应在找平材料表面指触干燥后立即进行下一步工序施工。（四）粘贴碳纤维片材： 1、粘贴碳纤维布应符合下列要求： （1）按设计要求的尺寸裁剪碳纤维布； （2）应按产品供应商提供的工艺规定配制浸渍树脂并均匀涂抹于所要粘贴的部位； （3）用专用的滚筒顺纤维方向多次滚压，挤除气泡，使浸渍树脂充分浸透碳纤维布。滚压时不得操作碳纤维布； （4）多层粘贴重复上述步骤，应在纤维表面浸渍树脂指触干燥后立即进行下一层的粘贴； （5）在最后一层碳纤维布的表面均匀涂抹浸渍树脂。 2、应按下列步骤粘贴碳纤维板： （1）应按设计要求的尺寸裁剪碳纤维板，按产品供应商提供的工艺规定配制粘结树脂； （2）将碳纤维板表面擦拭干净至无粉尘。如需粘贴两层时，对底层碳纤维板两面均应擦拭干净； （3）擦拭干净的碳纤维板应立即涂刷粘结树脂，胶层应呈突起状，平均厚度不小于2㎜； （4）将涂有粘结树脂的碳纤维板用手轻压贴于需粘贴的位置。用橡皮滚筒顺纤维方向均匀平稳压实，使树脂从两边溢出，保证密实无空洞。当平行粘贴多条碳纤维板时，两板之间空隙应不小于5㎜；

SCOTT碳纤维车架制作详细流程(图文)

SCOTT碳纤维车架制作详细流程(图文) 2013-04-01 18:36:31 出处：SCOTT 作者：https://www.docsj.com/doc/5318973105.html,|自行车网 点击：12329 次 SCOTT是最早开始使用碳纤维作为车架材料的几个自行车品牌之一。从开始致力于研发碳纤维技术起，SCOTT便坚持创造更轻更坚固更耐用的产品。因为有这样的理念，SCOTT 在碳纤维技术发展中一直处于领导地位，不断追寻着高超的制造工艺，尽可能重复利用原料，并减少浪费。SCOTT的工程师一直都与独立的测试实验室及工程大学合作，不止为了保持SCOTT在碳纤维制品上坚如磐石的品质，更是为了培养我们在碳纤维领域的技术优势和专业素养。 SCOTT在车架上主要使用HMF和HMF两种碳纤维。 HMX HMF碳纤维 HMF是一种用来最大化强度并尽可能降低重量的碳纤，其抗拉弹性模量为125Gpa，抗拉强度为2450Mpa。这种材料混合了最佳的刚性与强度特性，提供了极佳的骑乘体验。SCOTT工程师创造出这种碳纤的诀窍就是他们对于碳纤层叠方向和大小的精确控制。与现今的产业标准相较，HMF碳纤提供了更为卓越的强度。 HMX是一种被SCOTT使用的混合碳纤材料，抗拉弹性模量为154Gpa，抗拉强度为2950Mpa。相比HMF，HMX在同样重量下有着20%的刚性提升。这种特别的材料使得SCOTT 的工程师得以创造出轻到难以置信却仍然拥有上佳骑乘品质的自行车。然而，HMX的制造成本是HMF的三倍，因此SCOTT只有在高端的Premium，Team Issue和RC版本的战车上才会使用。 HMX的碳纤原丝相比HMF更细并且更为坚硬，因此HMX碳纤制成的车架可以以更薄的管壁，达到与HMF碳纤所制车架相同的刚性。HMF碳纤车架和HMX碳纤车架最终的区别主要在重量。一个HMF车架的相比其对应的HMX车架会重15%左右。 SCOTT车架制造流程主要分为以下12个部分： （详细参考：https://www.docsj.com/doc/5318973105.html,/cn/index.html#resultsTab3）

碳纤维布编织技术

碳纤维布编织技术 编织是一种基本的纺织工艺，能够使两条以上纱线在斜向或纵向互相交织形成整体结构的预成形体。这种工艺通常能够制造出复杂形状的预成形体，但其尺寸受设备和纱线尺寸的限制。在航空工业，目前该技术主要集中在编织的设备、生产和几何分析上，最终的目的是实现完全自动化生产，并将设备和工艺与CAD/CAM 进行集成。该工艺技术一般分为两类，一类的二维编织工艺，另一类是三维编织工艺。

传统的二维编织工艺能用于制造复杂的管状、凹陷或平面零件的预成形体，它与其它纺织技术相比成本相对较低。它的研究主要集中在研发自动化编织机来减少生产成本和扩大应用范围。它的关键技术包括质量控制、纤维方向和分布、芯轴设计等。它在航空工业的应用包括制造飞机进气道和机身J型隔框。该技术通常与RTM和RFI技术结合使用，另外也可以与挤压成形和模压成形联合使用。其应用水平在洛克希德?马丁公司生产F-35战斗机进气道制造中最能体现其先进性，加强筋与进气道壳体是整体结构，减少了95%的紧固件，提高了气动性能和信号特征，并简化了装配工艺。为了克服二维编织厚度方面强度低的问题，开发了三维编织技术，为制造无余量预成形体提供了可能。但是该技术同样受到设备尺寸限制。 针织 针织用于复合材料的增强结构始于上世纪90年代。由于它的方向强度、冲击抗力较机织复合材料好，且针织物的线圈结构有很大的可伸长性，易于制造非承力的复杂形状构件。目前国外已生产了先进的工业针织机，能够快速生产复杂的近无余量结构，而且材料浪费少。用这种方法制造的预成形体可以加入定向纤维有选择地用于某些部位增强结构的机械性能。另外，这种线圈的针织结构在受到外力时很容易变形，因此适于在复合材料上成形孔，比钻孔具有很大优势。但是它较低的机械性能也影响了它的广泛应用。 经编

什么是碳纤维布

什么是碳纤维布 碳纤维布(Carbon)又称碳素纤维布,碳纤布,碳布,碳纤维织物,碳纤维带,碳纤维片材(预浸布)等。 一、按碳纤维原丝不同主要可以分为:1,PAN基碳纤维布(市场上90%以上为该种碳纤维布);2,黏胶基碳纤维布;3,沥青基碳纤维布。 二、按碳纤维规格不同主要可以分为:1,1K碳纤维布;2,3K碳纤维布,3,6K 碳纤维布;4,12K碳纤维布;5,24K及以上大丝束碳纤维布 三、按碳纤维炭化不同主要可以分为:1,石墨化碳纤维布,可以耐2000--3000度高温;2,碳纤维布,可以耐1000度左右高温,3,预氧化碳纤维布,可以耐200--300度高温。 四、按织造方式的不同主要可以分为： 1、机织碳纤维布,主要有:平纹布,斜纹布,缎纹布,单向布等。 2、针织碳纤维布,主要有:经编布,纬编布,圆机布(套管),横机布(罗纹布)等。 3、编织碳纤维布,主要有:套管,盘根,编织带,二维布,三维布,立体编织布等。 4、碳纤维预浸布,主要有:干法预浸布;湿法预浸布;单向预浸布;预浸带;无托 布;有托布等。 5、碳纤维无纺布,非织造布,即碳纤维毡,碳毡,包括短切毡,连续毡,表面毡,针 刺毡,缝合毡等。 利用精炼油中的单体，在高温下把高强度聚丙烯腈纤维予以碳化后所生成的高纯度碳结晶纤维就是碳纤维，由于组成碳纤维的碳原子结晶体特性，它具有非常高的强度。但是，碳纤维通常不被单纯使用，它与环氧树脂等材料形成碳纤维复合材。 碳纤维布使用方法： 1、航空航天国防领域的碳纤维布一般是特制的军用牌号的1K，3K碳纤维布，平纹布为主，其特点是编制精细，强度高，一般和特制树脂配合使用； 2、体育娱乐器材领域如钓具，鱼杆，高尔夫球杆，一般是把碳纤维布做成各种各样的预浸布，非织造布为主，然后使用； 3、工业领域的碳纤维布用于如箱包、制鞋、汽车配件、摩托车配件，也是把碳纤维布做成各种预浸布，以编织布配合环氧树脂为主。其中土木建筑加固用的单向碳纤维布和配套环氧树脂使用。其用途之一：土木建筑,桥梁、隧道、混凝土结构抗震、加固、补强材料:碳纤维布用于结构构件的抗拉、抗剪和抗震加固，该材料与配套胶粘剂共同使用，可构成完整的性能卓越的碳纤维布材增强体系。该体系适用于梁、柱、板、隧道、圆形、弧等。2008.5.12地震之后,碳纤维布在土木建筑,桥梁、隧道、混凝土结构抗震、修复、加固、补强方面的应用得到大力,发展迅速,国产碳纤维布已经完全可以替代进口高价的碳纤维布。

碳纤维市场现状概述

碳纤维市场现状概述 M.W ar necke ,C .W il m s ,G .Se i d e ,T .G ries 亚琛工业大学纺织技术研究所(德国) H.Y il m az ,O.Lorz 亚琛工业大学国际经济学院(德国) 摘 要:简述了目前生产者的情况并给出参与该市场的公司的信息。文中碳纤维信息 来源于8家知名生产厂商、新的竞争者和一些即将进军该领域的公司。这些公司都采用聚丙烯腈为原料,这是由于其作为生产碳纤维基材的自身优势。 关键词:碳纤维,市场, 现状 图1 当今十大碳纤维生产商的地理分布 碳纤维生产及其后加工是化学工业的一个领域。碳纤维1971年才开始生产,这个市场还相当年轻,产品一直由8家大公司垄断,然而最新发展表明越来越多的相关分支企业准备进军碳纤维市场,尤其是生产聚丙烯腈的企业。 碳纤维的商业化生产始于20世纪70年代的日本,由Toray (东丽)、东邦人造丝[即现在的Toho Tenax (东邦特耐克期)]和M itsubishi(三菱)公司发起。这些公司目前仍跻身于世界上最大的碳纤维生产商行列。20世纪80年代中期,美国和欧洲的公司,如Zo ltek (卓尔泰克)、Cytec (美国氰特)和H ex cel (美国赫氏)也开始生产碳纤维,另外还有知名的台湾生产商)))台湾塑胶工业公司。最近其他地区的一些公司也表明了进入该市场的打算。值得一提的是土耳其的A ska(阿什卡)公司,主要从事化学纤维的专业化生产,2009年以来也已经在生产碳纤维。另外,许多中国大陆厂商也有这个目标。图1为世界上十大碳纤维生产商的地理分布图,表1为其估算的世界各地的产能。 1 知名的碳纤维生产商 东丽实业公司是坐落在日本东京的一家化学公司,它是世界领先的碳纤维生产商。公司创办于1926年,当时名为东洋人造丝有限责任公司,专门生产粘胶纤维。1971年开始生产碳纤维。和碳纤 维生产最相关的工厂位于日本、法 国和美国。 东邦特耐克斯也是日本东京的一家碳纤维生产公司。创办于1934年,当时名为东洋人造纤维有限公司,专门生产粘胶纤维。自2007年起,东邦与坐落在大阪和东京的日本化学与制药公司)))帝人合作,1975年开始生产氧化聚丙烯腈纤维,1977年开始生产碳纤维。这家公司在其他国家(如德国和美国)的企业也非常活跃。 卓尔泰克是一家生产碳纤维和聚丙烯腈纤维的公司,坐落在美国洛杉矶。公司创建于1975年,一直作为工业支持和服务公司,直到1988年的一次收购使得它能够开始生产碳纤维。1995年公司收

碳纤维制备工艺简介讲解

碳纤维制备工艺简介 碳纤维(Carbon Fibre)是纤维状的碳材料，及其化学组成中碳元素占总质量的90%以上。碳纤维及其复合材料具有高比强度，高比模量，耐高温，耐腐蚀，耐疲劳，抗蠕变，导电，传热，和热膨胀系数小等一系列优异性能，它们既可以作为结构材料承载负荷，又可以作为功能材料发挥作用。因此，碳纤维及其复合材料近年来发展十分迅速。 一、碳纤维生产工艺 可以用来制取碳纤维的原料有许多种，按它的来源主要分为两大类，一类是人造纤维，如粘胶丝，人造棉，木质素纤维等，另一类是合成纤维，它们是从石油等自然资源中提纯出来的原料，再经过处理后纺成丝的，如腈纶纤维，沥青纤维，聚丙烯腈(PAN)纤维等。 经过多年的发展，目前只有粘胶(纤维素)基纤维、沥青纤维和聚丙烯腈(PAN)纤维三种原料制备碳纤维工艺实现了工业化。 1，粘胶(纤维素)基碳纤维 用粘胶基碳纤维增强的耐烧蚀材料，可以制造火箭、导弹和航天飞机的鼻锥及头部的大面积烧蚀屏蔽材料、固体发动机喷管等，是解决宇航和导弹技术的关键材料。粘胶基碳纤维还可做飞机刹车片、汽车刹车片、放射性同位素能源盒，也可增强树脂做耐腐蚀泵体、叶片、管道、容器、催化剂骨架材料、导电线材及面发热体、密封材料以及医用吸附材料等。 虽然它是最早用于制取碳纤维的原丝，但由于粘胶纤维的理论总碳量仅44.5%，实际制造过程热解反应中，往往会因裂解不当，生成左旋葡萄糖等裂解产物而实际碳收率仅为30% 以下。所以粘胶(纤维素)基碳纤维的制备成本比较高，目前其产量已不足世界纤维总量的1％。但它作为航空飞行器中耐烧蚀材料有其独特的优点，由于含碱金属、碱土金属离子少，飞行过程中燃烧时产生的钠光弱，雷达不易发现，所以在军事工业方面还保留少量的生产。 2，沥青基碳纤维 1965年，日本群马大学的大谷杉郎研制成功了沥青基碳纤维。从此，沥青成为生产碳纤维的新原料，是目前碳纤维领域中仅次于PAN基的第二大原料路线。大谷杉郎开始用聚氯乙稀(PVC)在惰性气体保护下加热到400℃，然后将所制PVC沥青进行熔融纺丝，之后在空气中加热到260℃进行不熔化处理，即预氧化，再经炭化等一系列后处理得到沥青基碳纤维。 目前，熔纺沥青多用煤焦油沥青、石油沥青或合成沥青。1970年，日本吴羽化学工业公司生产的通用级沥青基碳纤维上市，至今该公司仍在规模化生产。1975年，美国联合碳化物公司(Union Carbide Corporation)开始生产高性能中间相沥青基碳纤维“Thornel-P”,年产量237t。我国鞍山东亚精细化工有限公司于20世纪90年代初从美国阿石兰石油公司引进年产200t通用级沥青基碳纤维生产线，1995年已投产，同时还引进了年产45t活性碳纤维的生产装置。 3，聚丙烯腈（PAN）基碳纤维 PAN基碳纤维的炭化收率比粘胶纤维高，可达45％以上，而且因为生产流程，溶剂回收，三废处理等方面都比粘胶纤维简单，成本低，原料来源丰富，加上聚丙烯腈基碳纤维的力学性能，尤其是抗拉强度，抗拉模量等为三种碳纤维之首。所以是目前应用领域最广，产量也最大的一种碳纤维。PAN基碳纤维生产的流程图如图1所示。

碳纤维布加固施工工序及工艺

碳纤维布的加固施工包含了8步，分别是：1、被加固混凝土表面处理；2、底胶涂布；3、修补胶修补混凝土；4.浸渍胶涂底；5、粘贴纤维布；6.浸渍胶上涂；7.表面涂饰；8.碳纤维补强加固施工质量检查和验收。 纤维复合材(FRP)补强加固施工粘贴剖面图 1.被加固混凝土表面处理 (1)表面处理应达到三个目的：确保结构本体与纤维布牢固粘结，除锈、去污、净化处理混凝土表面的老化部位；利用结构胶修补裂缝、填补孔洞、调整高差、削除尖角，保证碳纤维布粘结在可靠的基底上。 (2)钢筋露出部位须做防锈处理，如损伤程度严重，应采取措施补救。 (3)裂缝修补。若裂缝在5mm以上，采用高强水泥砂浆灌注；裂缝宽度大于0.1mm、小于5mm，采用专用化学裂缝灌注胶灌注裂缝，以低压慢注射为主，固化后打磨修饰平坦；裂缝宽度小于0.1mm，采用封缝胶表面封闭。 (4)表面修补：被粘混凝土面如有缺陷、孔洞或蜂窝麻面，应采用修补胶修补。 ①缺陷或孔洞修补。原结构施工中或后期运行中使结构产生缺角、孔洞、蜂窝麻面，必须用修补胶修补。 ②高差调整。由于模板错位产生混凝土表面高低差，亦必须在粘贴纤维前修

复。大面积可用高强砂浆，局部位置则用修补胶修补。 纤维布(FRP)补强加固施工流程图 (5)表面污垢和碳化物处理。以盘式打磨机、喷砂、高压水冲洗等方法，将表面处理成平坦规整、无松动、无脆弱碎块及无污物的表面，油脂类污物用中性洗涤剂脱脂，用高压气枪清除灰尘，粘结纤维布前混凝土表面必须充分干燥。 (6)修角加工。为防止内凹角处纤维布在粘结时容易剥离或扯起，可采用修补胶泥修补成圆角，圆角半径R应满足规范要求。 对于棱形柱或尖锐外凸角结构，在尖角处的纤维会有较大的应力集中，容易使碳纤维折断，因此必须进行处理。可用研磨机将棱角修饰成半径R的弧形。用修补胶做表面修饰，用弧形量具检测，保证修饰角半径R满足规范要求（特种结构按相关规范要求）。

碳纤维织造的技术

碳纤维织造的技术 织造技术的发展 早在公元前5000 年，世界文明发源地就有了纺织品生产，例如非洲尼罗河流域的亚麻纺织、我国黄河、长江流域的葛纺织和丝绸纺织等。公元前500 年我国就有了脚踏织机。早在150年前，有梭织机开始逐步代替手工织布，其产量比手工织布的产量高出一倍，1844年开始出现无梭织机，剑杆织机发明于1870年，我国20世纪60年代中期开始研制剑杆织机，并成功地应用在有梭织机的技术改造上。 20世纪末，计算机被应用到织造机械，许多电子引纬和开口装臵及系统应用到众多织机总，使剑杆织机的转速和入纬率大大提高。挠性剑杆织机的速度和入纬分别到了700rpm和1500rpm。进入21世纪后，剑杆织机的发展已不再单纯追求速度和入纬率，研究重点转向提高织机的产量及运转性能、提高织造效率及产品质量。织机制造商所努力的方向为对应各种各样纬纱，织造高附加值织物。新型剑杆织机已基本实现了电子技术、变频调速技术、传感技术与织机机械的完美结合，使得剑杆织造技术达到了一个崭新水平。 近年来，在航空航天工业发展的推动下，发达国家的高性能纤维纺织装备技术取得了突破性进展，电子化自动控制的剑杆织机、多轴向经编机等关键技术装备的研制获得成功，碳纤维织物的品质和性能得到大幅度提升。 我国高性能复合材料技术研究始于20世纪70年代，经过30多年的发展，工艺装备技术水平有了很大的发展，计算机控制的纤维剑杆织机、缝边机、编织机等现代化纺织预成型设备国内已有引进。虽然我国碳纤维织物的研究在国家重大科技专项需求的牵引下得到了迅速的发展，取得了一定的成绩，但是与发达国家相比，目前我国碳纤维设备依旧落后很多。 织造工艺 织造是一种基本的纺织工艺，能够使两条以上纱线在斜向或纵向互相交织形成整体结构的预成形体。根据不同的织造手法，可分为以下四种织造工艺。 1、梭织（weaving）：使用梭子（shuttle）的运动来配送纬纱而交织经纱。

碳纤维布加固方案

施工组织设计（专项施工方案）报审表 工程名称：大目湾新城规划4路道路工程I标段编号：A2 致：宁波至高建设监理有限公司（监理单位） 我方已根据施工合同的有关规定完成了象山大目湾新城规划4路道路工程I标段1号桥预制板梁砼表面防水剂处理工程专项施工方案的编制,并经我单位上级技术负责人审查批准，请予以审查。 附件：1号桥防水剂专项施工方案 承包单位（章）: _______________ 项目经理：_________________ 日期：___________________ 监理单位审查意见： 项目监理机构（章）： 专业/总监理工程师： 日期：________________ 建设单位审核意见： 建设单位（章）： 业主代表：_____________ 日期： 本表一式三份，经项目监理机构审核后，建设单位、监理单位、承包单位各存一

份。 大目湾新城规划4路道路工程I标段1号桥 预制板梁 防 水 剂 专 项 施 工 方 案 编制人_______________ 职务（称）____________________________ 审核人_______________ 职务（称）____________________________ 批准人_______________ 职务（称）____________________________ 批准部门（章）浙江建安实业集团股份有限公司 ____________ 编制日期_______________ 二0—四年四月二十五日_______________ 规划4路H标段1号桥为三跨3X 10m预应力砼简支梁桥，中心桩号 DK1+296正交。桥台采用重力式U形桥台，基础为双排①80cm的钻孔灌注桩接承台结构。桥墩为桩接盖梁式，采用单排①100cm的钻孔灌注桩基础+①80cm 立柱。桥梁上部结构采用10m的预应力砼空心板梁，板梁高度60cm。板梁采用C50砼，台帽、桥墩盖梁、

桥梁碳纤维布加固施工方案

碳纤维布施工技术指南 一、总则 1、碳纤维布简介 碳纤维增强塑性是碳纤维材料通过一定的制作工艺与特定的树脂复合而成，其力学特点是应力应变量完全线性弹性，不存在屈服点和塑性区。碳纤维材料具有优异的物理力学性能，加固混凝土构件所用的碳纤维布是有碳纤维长丝组成的柔软片材，具有强度高，自身轻，施工方便、快捷、应用范围广等，用于建筑结构加固的碳纤维具有优良的力学能力，其抗拉力度一般为建筑钢材的几十倍，但是，碳纤维材料织成碳纤维布后，其中的各碳纤维丝很难完全工程工作，在承受较低的荷载时，一部分应力水平较高的碳纤维丝首先达到其抗拉强度并退出工作状态，以此类推，各碳纤维丝逐渐断裂，直至整体破坏，而使用粘结剂后，各碳纤维丝能很好的共同工作，大大提高碳纤维抗拉强度，故碳纤维加固首先必须使用碳纤维布中的碳纤维丝能共同工作，因此胶黏剂对碳纤维布起到的加固作用是比较关键的，它既能确保各碳纤维丝共同工作，又能同时确保碳纤维布与结构共同工作，从而达到加固目的。因此在桥梁工程有广泛发展的前景。 2、碳纤维布加固的作用 作用是纤维材料在加固结构中承担拉应力，改善构件的受力状态，限制裂缝的产生和发展。 3、碳纤维布的应用范围和时机 当混凝土构造因为抗弯承载力不行，选用碳纤维布进行加固时，加固构造的损坏形状一方面取决于原构造的配筋状况，另一方面取决于碳纤维的用量。现假定原构造为适筋构件，则加固构造的损坏形状可分为如下三种状况。 ⑴碳纤维用量较少。损坏时受压区边际混凝土压碎，受拉钢筋屈从，碳纤维能够到达较高的拉应变。 ⑵碳纤维用量适中。损坏时受压区边际混凝土压碎，受拉钢筋屈从，碳纤维可到达某一中等拉应变。 ⑶碳纤维用量较多。损坏时受压区边际混凝土压碎，受拉钢筋屈从，碳纤维应变很低。

碳纤维包覆

碳纤维包覆工艺指南 材料选择： 1.碳纤维布——选择斜纹碳纤维布，对曲面的包覆服帖度相比平纹 布好很多。要选择密度大的碳纤维布。 2.碳纤维底胶——碳纤维底胶为黑色，因为如果所要包覆的零件是 浅色的，碳布的网眼有可能会透出零件的颜色，导致表面效果差。 用黑色的底胶能很好的遮盖住零件的颜色。底胶的另外一个作用是增加碳纤维布和零件的粘接力，不会有包覆层和零件脱开的现象。 3.碳纤维面胶——碳纤维面胶是整个包覆工艺中最重要的一个材 料，一定要选择透明度高，消泡性好的表面胶。 4.表面亮光金油——选择汽车用的亮光金油比选择普通的透明漆， 效果要好得多。 操作步骤： 1.首先把所要包覆的零件表面除油除尘，有油漆层的最好打磨掉。 2.把底胶按2比1混合，搅拌均匀之后，刷上零件需要包覆的表面， 刷完底胶之后，用加热的方式来使底胶表面平整光滑，用烤灯或暖风机等加热设备均可。一般加温到40度固化时间在2小时之内。 3.底胶固化以手摸还有粘性，但不会粘到手上为准，把裁剪好的碳 纤维布铺上（裁剪碳纤维布要用美纹胶带先粘上碳布，然后沿美纹胶带中间剪开那样不会有碳纤维丝散开的现象。要注意的是：

碳布一定要裁剪得比需要包覆的零件表面稍大）压实碳布，使布和零件完全贴合。 4.铺完碳布之后，就可以刷表面胶了。按比例调配好表面胶，若气 温低太稠，可加温使它变稀，之后用尼龙刷蘸取少量树脂轻轻按压进碳布，使碳布被树脂完全浸润，排除碳布内的空气。（零件边沿多出来的碳布也刷一些胶上去，作用是使碳布固化，方便之后用美工刀切割掉碳布多余的部分）刷完一层之后，用加温底胶相同的方法加温面胶，使它固化。第一层面胶固化之后，检查表面有没有气泡或者杂质，要是有杂质，就用针挑破，一般不建议用砂纸来打磨（砂纸打磨容易把打磨下来的白色粉末嵌在细小的孔中不易弄出，到时会形成小白点）之后再刷第二层表面胶，第二层开始因为碳布已经被第一层树脂固定住了，所以不需要担心刷的时候会刷坏碳布，只要刷子刷上一层表面胶，检查有无气泡，要是没气泡就等待固化就行，有气泡的话用热风机吹一下气泡就会消散，记住不要大风吹，会把胶吹散的。 5.重复刷大概4层左右的表面胶之后碳布的纹路就被表面胶完 全覆盖住了，待固化后，就可以开始打磨的工序了（要是面胶刷得好基本不用打磨）检查表面有没有高低不平的地方，有的话就用600号左右的水砂纸打磨平整，再用1000到1500号的水砂砂光，晾干之后就可以上光油了。 6.上完光油，等油漆固化，用抛光剂抛光，手工机抛都行，之后 就大功告成了。

聚丙烯腈碳纤维的工艺流程

聚丙烯腈碳纤维的工艺流程 1.概述 碳纤维是一种力学性能优异的新材料，它不仅具有碳材料的固有特性，又兼备纺织纤维的柔软可加工性，是新一代增强纤维。聚丙烯碳纤维是一种以聚丙烯腈(PAN)、沥青、粘胶纤维等为原料，经预氧化、碳化、石墨化工艺而制得的含碳量大于90％的特种纤维。碳纤维具有高强度、高模量、低密度、耐高温、耐腐蚀、耐摩擦、导电、导热、膨胀系数小、减震等优异性能，是航空航天、国防军事工业不可缺少的工程材料，同时在体育用品、交通运输、医疗器械和土木建筑等民用领域也有着广泛应用。PAN基碳纤维生产工艺简单、产品综合性能好，因而发展很快，产量占到90％以上，成为最主要的品种。 2.制备 聚丙烯腈碳纤维是以聚丙烯腈纤维为原料制成的碳纤维，主要作复合材料用增强体。无论均聚或共聚的聚丙烯腈纤维都能制备出碳纤维。为了制造出高性能碳纤维并提高生产率，工业上常采用共聚聚丙烯腈纤维为原料。对原料的要求是：杂质、缺陷少；细度均匀，并越细越好；强度高，毛丝少；纤维中链状分子沿纤维轴取向度越高越好，通常大于80%；热转化性能好。 生产中制取聚丙烯腈纤维的过程是：先由丙烯腈和其他少量第二、第三单体(丙烯酸甲醋、甲叉丁二脂等)共聚生成共聚聚丙烯腈树脂(分子量高于 6～8万)，然后树脂经溶剂(硫氰酸钠、二甲基亚矾、硝酸和氯化锌等)溶解，形成粘度适宜的纺丝液，经湿法、干法或干-湿法进行纺丝，再经水洗、牵伸、干燥和热定型即制成聚丙烯腈纤维。若将聚丙烯腈纤维直接加热易熔化，不能保持其原来的纤维状态。因此，制备碳纤维时，首先要将聚丙烯腈纤维放在空气中或其他氧化性气氛中进行低温热处理，即预氧化处理。预氧化处理是纤维碳化的预备阶段。一般将纤维在空气下加热至约270℃，保温0.5h～3h，聚丙烯腈纤维的颜色由白色逐渐变成黄色、棕色，最后形成黑色的预氧化纤维。这是聚丙烯腈线性高分子受热氧化后，发生氧化、热解、交联、环化等一系列化学反应形成耐热梯型高分子的结果。再将预氧化纤维在氮气中进行高温处理(l 600℃)，即碳化处理，则纤维进一步产生交联环化、芳构化及缩聚等反应，并脱除氢、氮、氧原子，最后形成二维碳环平面网状结构和层片粗糙平行的乱层石墨结构的碳纤维。 由PAN原丝制备碳纤维的工艺流程如下：PAN原丝→预氧化→碳化→石墨化→表面处理→卷取→碳纤维。 3.性能 碳纤维有如下的优良特性：①比重轻、密度小；②超高强力与模量；③纤维细而柔软； ④耐磨、耐疲劳、减振吸能等物理机械性能优异；⑤耐酸、碱和盐腐蚀，可形成多孔、表面活性、吸附性强的活性碳纤维；⑥热膨胀系数小，导热率高，不出现蓄能和过热；高温下尺寸稳定性好，不燃，热分解温度800℃，极限氧指数55；⑦导电性、X射线透过性及电磁波遮蔽性良好；⑧具有润滑性，不沾润在熔融金属中，可使其复合材料磨损率降低； ⑨生物相容性好，生理适应性强。

PAN基碳纤维综述

PAN基碳纤维综述 专业纺织工程学号 0843093070 学生林华萍指导老师傅师申 摘要:聚丙烯晴基碳纤维是一种力学性能优异的新材料，具有高强度、高模量、低密度、耐高温、耐腐蚀、耐摩擦、导电、导热、膨胀系数小、减震等优异性能，是航空航天、国防军事工业不可缺少的工程材料，同时在体育用品、交通运输、医疗器械和土木建筑等民用领域也有着广泛应用。本综述简要介绍了其结构，制备方法，性能，应用领域及前景。 关键词：PAN基碳纤维，制备，结构，性能，应用，前景 1碳纤维结构 碳纤维属于聚合的碳，它是由有机物经固相反应转化为三维碳化合物，碳化历程不同，形成的产物结构也不同。 碳纤维和石墨纤维在强度和弹性模量上有很大差别，这主要是由于其结构不同，碳纤维是由小的乱层石墨晶体所组成的多晶体，含碳量约75%~95%；石墨纤维的结构与石墨相似，含碳量可达98-99%，杂质少。碳纤维的含碳量与制造纤维过程中碳化和石墨化过程有关。 2PAN基碳纤维的制备 图1 从原料丙烯晴到聚丙烯晴基碳纤维的制备过程中可以看出四个关键步骤：PAN 的聚合，原丝的制备，原丝的预氧化以及预氧化丝的炭化和石墨化。 2.1 PAN的聚合 由于PAN分子结构的特性，纯聚体PAN不适宜作为碳纤维前驱体。工业生产中，往往采用

共聚PAN来制备PAN原丝。引入共聚单体可以起到如下作用：减少聚合物原液中凝胶的产生；增加聚合物的溶解性和可纺性；降低原丝环化温度及变宽放热峰。但也可能带来一些副作用：降低原丝的结构规整性和结晶度；增加大分子链结构的不均匀性；引入更多的无机和有机杂质等。 2.2 原丝的制备 PAN在熔点（317°C）以下就开始分解，因此形成纤维主要通过湿法或干湿法进行纺丝。 干湿法纺丝由于将挤出膨化与表皮凝固进行了隔离，纤维的成形机理有所改变，因此湿法纺丝凝固过程中皮层破裂或径向大孔及表皮褶皱等现象基本消失，干湿法纺丝的原丝表面及内部的缺陷减少、致密性提高。干湿法纺丝还具有高倍的喷丝头拉伸（3-10mm的空气层是有效拉伸区），纺丝速度高（为湿法纺丝的5-10倍），容易得到高强度、高取向度的纤维等特点，从而保证了碳纤维有足够的强度，是当前碳纤维原丝生产的发展方向。 2.3 原丝的预氧化 预氧化过程中原丝的颜色由白色向黄、棕、黑过渡，主要发生的反应为脱氢、环化及氧化反应，其中环化反应是预氧化过程中最关键的一步。 环化反应：PAN热处理时，分子间相邻氰基的加成反应，形成稳定性较高的梯形结构。 脱氢反应：为环化的聚合物或环化的杂环均可由于氧的作用发生脱氢反应，产生大量的水。脱氢反应是预氧化过程中主要反应之一，其结果导致主链上双键的形成，赋予主链更高的稳定性，使预氧化丝具有耐燃性。 氧化反应：预氧化开始时，氧化脱氢为氧化反应的主要部分。除此之外，氧同时还直接与预氧化丝结合，主要生成羟基、羰基、羧基等。若PAN原纤被充分预氧化，在预氧化丝中的含氧量甚至课高达16-23%。 影响PAN原丝预氧化的因素只要有：纤维的张力，热处理温度和介质的影响。 2.4 预氧化丝的碳化及石墨化 为避免高温下碳的氧化，碳化必须在惰性气氛的保护下进行。通常采用N 2、Ar 2 或其他非氧 化性介质如HCl等气体。 碳化是纤维仍会发生物理收缩和化学收缩，因此要对纤维施加张力进行拉伸以得到优质碳纤维。 碳化阶段以多段式的升温速率进行。低于600°C的温区，需低升温速率，升温速率需严格控制在小于5℃/min的范围内。因为这一温区包含大部分的化学反应及挥发性物质的逸出，提高升温速率的话，纤维表面会形成气孔或不规则的形态。600℃以上的温区，可以以较快的升温速率进行，此加热段仍有挥发性产物的逸出，同时形成分子链聚合物之间的交联。经600℃左右的低温碳化处理后，碳纤维的强度为1.5-2.0GPa，模量约120GPa。从900℃升温到1350℃，可制取强度为3-4GPa，模量约220GPa的碳纤维；升温到1500℃，可制取强度为4-5GPa,模量约

碳纤维生产技术路线及应用领域

碳纤维生产技术路线及应用领域 按原料体系的不同，碳纤维主要分为：黏胶基碳纤维、聚丙烯腈基碳纤维和沥青基碳纤维。 一、黏胶基碳纤维 黏胶基碳纤维主要用于耐烧蚀材料和隔热材料，目前, 黏胶基碳纤维仍占据着其他碳纤维不可取代的地位，是重要的战略物资。在民用市场方面，利用其柔软与导电性制作电热产品，利用其孔隙结构发达和容易调控的特性制造活性碳纤维系列制品,是良好的环保材料和医用卫生材料。 黏胶基碳纤维的产量不足世界碳纤维总产量的1%，它虽然不会有大的发展,但也不会被彻底淘汰出局。 二、聚丙烯腈基碳纤维 聚丙烯腈基碳纤维是目前的主流，占据了主要的市场费额： 1、瓦特的技术突破打通了制造高性能碳纤维的通道； 2、PAN原丝质量是制造高性能碳纤维的前提； 3、一条龙生产线得到发展，世界上几条著名的PAN基碳纤维生产线大多是从原丝开始，直到碳纤维以及中、下游产品开发。例如：日本东丽、东邦、三菱人造丝公司，美国的赫克利公司和阿莫科公司，以及中国台湾地区的台塑都是从聚合、纺丝开始，国外原丝主要生产 （１～２４Ｋ）的质量提高，普及是指大丝束碳纤维(48~540K)的产量大幅度增加，价格日趋下降。 三、沥青基碳纤维 1965年,日本群马大学的大谷衫郎研制沥青基碳纤维获得成功，从此，沥青成为生产碳纤维的新原料，是目前碳纤维领域中仅次于PAN基的第二大原料路线。

五、碳纤维及其复合材料的应用领域（一）

PAN基碳纤维生产路线

空气合成溶剂→溶剂DMAC ↓↓ 氢→合成氨合成催化剂→引发 剂AIBN ↓↓ 氨合成共聚单体→共聚单体衣康酸 ↓↓ 原油→蒸馏→石脑油→分解→丙烷→合成AN → AN 聚合1001 PAN 溶剂纺丝回收工程油剂PEO 1002 1001 1002 回收AN 回收熔剂 AN 熔剂DMAC PAN纤维 1003-1 表面处理上浆剂 碳纤维收丝,包装 碳纤维成品 碳纤维发展简史 1860年，斯旺制作碳丝灯泡 1878年，斯旺以棉纱试制碳丝 1879年，爱迪生以油烟与焦油、棉纱和竹丝试制碳丝（持续照明45小时） 1882年，碳丝电灯实用化1911年，钨丝电灯实用化 1950年，美国Ｗright--Patterson空军基地开始研制黏胶基碳纤维

碳纤维布加固施工工艺及质量控制应用技术

破纤维布加固施工工艺及质量控制 摘要：采用碳纤维聚合物CFRP（Carbon Fiber Reinforced Polymer）加固混凝土结构，是近几年来发达国家中新兴的成熟的加固技术，也是国内工程界日渐关注和发展中的加固应用技术。本文以东莞市西四环路旧桥加固项目为例，着重阐述碳纤维布加固的施工工艺和质量控制。 关键词：旧桥加固；碳纤维布；配套村脂；有效操作时间；硬化养护 碳纤维材料是一种力学性能优异的新材料，它的比重为1.8g/cm3，不到钢的1/4；而它的抗拉强度一般都在3500MPa以上，是钢的15～20倍；弹性模量大于2.35×105MPa，亦高于钢。因此，碳纤维材料的比重强度即材料的强度与其密度之比大大高于钢板，其比模量也比钢板高。碳纤维布补强的加固原理就是采用层压方式，将浸透了树脂粘胶的碳纤维布贴合到钢筋混凝土桥板的底面、梁体或墩柱的表面，并使其与混凝土结合成一体，从而达到加固混凝土桥梁结构的目的。相对传统钢板补强，碳纤维布补强具有以下优点：施工成本低；施工时效便利迅速；施工空间不受限制；补强物形状不受限制；抗酸、碱、腐蚀及不渗透；补强品质易检测。 1 工程概况 东莞市西四环路位于东莞市万江区，属107国道的一部分。该项目总共有3座大桥和1座中桥需加固处理，分别为曲海大桥、宏远大桥、万江大桥和牌楼基中桥，4座桥总长1825.46m。以曲海大桥为例，主桥结构为两座带挂孔的单箱双室预应力混凝土T构，T构悬壁长4×40m，两端挂孔长30m。该T构悬臂根部梁高6m，端部梁高2m，挂孔为30m，预应力简支T梁；引桥为多孔一联，桥面连续简支结构，上部构造为20m预应力混凝土空心板；下部结构为柱式墩、台，桩基础。 根据设计验算表明：在正常使用极限状态下各块空心板的承载能力能满足要求，但靠近中央分隔带侧的次边板及中板，在距中底板下缘存在较大的拉应力，需要加固防止其开裂。引桥墩身配筋不足，截面尺寸偏小（柱径1.0m），部分墩身极限承载力不满足要求。按加固设计要求，对3座大桥引桥所有靠中央分隔带处的11、12、13号板跨中板底0.65倍跨径范围内粘贴碳纤维布（图1），同时，对引桥部分墩柱外侧沿柱周粘贴一层或两层（竖向和环向）碳纤维布（图2）。空心板和墩柱碳纤维布总加固面积为9970㎡。 2 碳纤维布及配套树脂的材料选择 2.1 碳纤维布 碳纤维布主要以碳纤维丝为原料编织而成，根据碳纤维丝编织方向分为单向和双向两种。