河北佳發(fā)新材料科技有限公司
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目前,芳綸纖維和碳纖維是新型復(fù)合材料領(lǐng)域廣泛使用的原材料。雖然兩者都有極高的抗拉強(qiáng)度和模量,但在性能和用途上有很多不同。那么有什么區(qū)別呢?
碳纖維是含碳量在90%以上的高強(qiáng)度高模量纖維,具有耐高溫、抗摩擦、導(dǎo)電、導(dǎo)熱及耐腐蝕等特性,外形呈纖維狀、柔軟、可加工成各種影響織物。用途上我們主要可以做成增強(qiáng)學(xué)生復(fù)合建筑材料技術(shù)用于提高飛機(jī)進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)材料、電磁屏蔽除電材料、人工韌帶等身體代用材料發(fā)展以及企業(yè)用于生產(chǎn)制造火箭外殼、機(jī)動(dòng)船、工業(yè)控制機(jī)器人、汽車板等高科技創(chuàng)新產(chǎn)品包裝材料。

芳綸纖維是一種新型的高科技合成纖維,具有超高強(qiáng)度、高模量、耐高溫、耐酸、耐堿、重量輕等特點(diǎn)。 在560 ℃ 溫度下,它不分解,不熔化,具有良好的絕緣性和抗老化性能,而且使用壽命長(zhǎng)。 芳綸纖維是國防和軍工的重要材料,非常適合現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)的需要,其他芳綸纖維也廣泛應(yīng)用于航空航天、機(jī)電、建筑、汽車、體育用品等國民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng)域。 目前,約7%至8%的芳族聚酰胺產(chǎn)品用于防彈背心和頭盔,約40%的航空航天材料和運(yùn)動(dòng)材料,約20%的輪胎骨架材料和傳送帶材料。 高強(qiáng)度繩索和其它方面約占13%。
雖然他們是最受歡迎的增援,但是他們的表現(xiàn)還是有一些差距,主要在于
1.在力學(xué)性能上,芳綸拉伸強(qiáng)度可達(dá)2815Mpa,彈性模量126Gpa,斷裂延伸率2.5%,密度1.44g/cm^3,相對(duì)于碳纖維地強(qiáng)度稍稍遜色了一些,但是芳綸地顯著特點(diǎn)在與抗沖擊,具有更高的延展率,而且重量更輕。
2.穩(wěn)定性方面,芳綸具有非常良好的熱穩(wěn)定性,在高溫作用下可以直至分解也不發(fā)生變形,能長(zhǎng)期在180℃下使用,在150℃下作用一周強(qiáng)度和模量都不發(fā)生變化,熱膨脹系數(shù)為-2x10^-6,相比芳綸,碳纖維的熱穩(wěn)定性也同樣優(yōu)越。
3.熱化學(xué)性能上,芳綸具有良好的耐介質(zhì)性能,對(duì)中性化學(xué)藥品的抵抗力很強(qiáng),但是易受強(qiáng)堿強(qiáng)酸的侵蝕,這點(diǎn)相比于碳纖維的熱化學(xué)性能,還是略遜一籌。
但是與碳纖維相比,芳綸纖維還有其他優(yōu)點(diǎn):
1.芳綸纖維不導(dǎo)電,在用于類似于混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng),完全可以不用進(jìn)行考慮問題類似于我們必須與鋼筋隔離等限制。
2.碳纖維抗剪強(qiáng)度低,易斷裂,施工倒角半徑不應(yīng)小于20mm,僅需芳綸纖維的一半(10mm)即可。
芳綸纖維的彈性優(yōu)勢(shì)在于它能承受動(dòng)載荷和局部沖擊力,就施工可操作性而言,芳綸纖維無疑是最合適的材料。
4.碳纖維加固后的破壞模式是脆性的,沒有明顯的征兆。因此,作為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),必須采用較大的安全系數(shù)。而芳綸纖維布彈性模量低,伸長(zhǎng)率高。試驗(yàn)表明,受損的素混凝土構(gòu)件在用芳綸纖維布加固后再次加載時(shí)仍具有塑性。
綜上,相比于碳纖維,芳綸的強(qiáng)度和化學(xué)性稍遜一籌,但是通過其他企業(yè)特性則拓展了應(yīng)用研究領(lǐng)域。比如芳綸纖維不導(dǎo)電,因此在我國地鐵、工業(yè)生產(chǎn)廠房等用電安全設(shè)備存在較多的結(jié)構(gòu)中,使用碳纖維布顯然是一個(gè)不太合適,此外,碳纖維主要用于提高混凝土內(nèi)部結(jié)構(gòu)補(bǔ)強(qiáng)時(shí),務(wù)必保證其與鋼筋隔離以防止電化學(xué)腐蝕,而使用芳綸纖維則不受此影響條件以及限制。另外碳纖維可用于設(shè)計(jì)荷載較為系統(tǒng)穩(wěn)定的房屋建筑加固技術(shù)領(lǐng)域。而對(duì)于承受動(dòng)載和局部沖擊社會(huì)作用,進(jìn)行延性補(bǔ)強(qiáng),用于震動(dòng)頻繁的道橋領(lǐng)域,芳綸纖維復(fù)合材料發(fā)展無疑是我們最好的選擇。