碳纤维和玻璃纤维同为纤维材料,有很多共同的特点,使用领域也十分相似,人们常把它们放在一起比较。那么它们具体有哪些不同呢?这篇文章就从组成成分、性能、适用基体、使用领域这四个方面具体讲解一下。
组成成分:碳纤维是由聚纤维预氧化、碳化得到的,主要组成成分为碳,至少在90%以上。玻璃纤维是以玻璃为原料,经高温溶制、拉丝、络纱等工艺制程的,只要成分为二氧化硅、氧化铝、氧化钙、氧化硼、氧化镁、氧化钠等。
性能:碳纤维优势是重量轻、强度高,此外还有模量高、热膨胀系数小、耐高温、耐低温、耐冲击、 耐腐蚀、吸振、可设计性强、X射线透过率高的优点,缺点是脆性大。玻璃纤维的性能相比碳纤维有一定的距离,优点是机械强度高、绝缘性高,缺点是耐磨性差。
适用基体:碳纤维可以和树脂、金属以及无机非金属材料结合制成复合材料,玻璃纤维则大多数和树脂复合制成玻璃钢。
使用领域:碳纤维和玻璃纤维使用的领域均十分广泛,例如船艇、电子电气、风能、航空航天、军事、汽车、运动休闲等行业都能看到它们的身影,不同的是碳纤维使用之处科技含量更高。
碳纤维是将有机纤维在上千摄氏度的高温下碳化而成的一种新兴材料,含碳量超过90% ,不属于有机纤维,也不属于无机纤维,非常纤细，直径只有8微米,可代替钢材、塑料等使用于汽车制造、机械加工、建材家具、交通轨道、航天航空等领域,那么它和钢材相比到底怎么样呢?
1、密度方面,碳纤维的密度为1.8g/cm^3 ,而钢材的密度为7.8g/cm^3,两者差了四倍。进入到21世纪,交通工具、机械等产品都在向轻量
化方向发展,这对减少能源消耗、提以及环境的保护都有重要意义。
2、强度方面,我们知道钢材的强度很高,但碳纤维的抗拉强度在3400MPa以上,是钢的四倍之多,使用起来更加安全可靠, 寿命长。
3、化学性能方面。钢材接触到大气、水、化学物质容易受腐蚀,碳纤维的化学性能十分稳定,在水中不生锈。
4.应用领域方面。 钢材一般作为结构来使用，而碳纤维除 了用于结构件，还能制造钱包、 钱夹等生活中常用的小物品，使用领域更加广泛。
碳纤维表面处理的目的主要是为了防止弱界面层的生产,并粗产生适合粘结的表面形态,改善树脂和增强材料的亲和力。碳纤维表面处理的方法-般分为氧化处理和非氧化处理，氧化处理的原理 是引入极性基团并消除弱性界面,非氧化处理的原理是沉积更活泼的碳和其他物质。
一.氧化法
气相氧化法:气相氧化是利用氧化性气体来氧化纤维表面,从而引入极性基团,并给与适宜的粗糙度来提高复合材料的剪切强度。
液相氧化法:液相氧化法主要是将碳纤维浸入到某种氧化性溶液中,通过氧化剂来氧化刻蚀碳纤维表面。使碳纤维表面所含的各种含痒极性基团和沟壑增多,有利于提高碳纤维和树脂之间界面的结合力。
气液双效氧化法:气液双效氧化法是指先用液相涂层,后用气相氧化,使碳纤维的自身抗拉强度及其复合材料的层间剪切度均得到提高。
电化学氧化法:电化学氧化法就是指的阳极电解氧化法。由于增加了大量的含痒官能团和含氮官能团,提高了碳纤维和环氧树脂的浸润性和反应性,有利于改善碳纤维复合材料的力学性能。
二、非氧化法
气相沉积法:气相沉积法是在碳纤维和树脂的界面引入活性炭的塑性界面区来松弛应力,从而提高了复合材料的界面性能。
电聚合法:电聚合法是在电场力的作用下使含有活性基团的单位在碳纤维的表面聚合成膜,以改善其表面形态和组成。
-偶联剂涂层法:偶联剂层法所采用的偶联剂为双性分子,它的官能团分别与碳纤维表面和树脂反应生成化学键,起到了化学媒介的作用, 将二者牢固的连在一起,从而提高了界面的强度。
聚合物涂层法:碳纤维表面涂覆聚铝氧烷,经过高温热处理后,碳纤维表面生成氧化铝涂层,使其性能得到提高,可与金属复合制取碳纤维增强金属基复合材料。
晶须生长法:生产晶须的过程包括成核过程以及在碳纤维表面生长非常细的高强度化合物单晶的过程。
等离子法:等离子体法主要是通过等离子体撞击碳纤维表面， 从而刻蚀碳纤维表层， 使其表面的粗糙度增加， 表面积也相应增加。
碳纤维复合材料有质轻高强、耐化学腐蚀、耐摩擦、 韧性好、耐高温等优点,在很多领域都有应用,不过使用的的领域,还是行业航空、体育休闲和工业应用,分别占到4%、67%和29%。, 这篇文章,小编就来给大家讲讲碳纤维复合材料在这三个领域的应用。
航天航空领域:它是传统的应用市场,碳纤维早被开发的时候就是使用在这个方面的。航天航天飞机所用的碳纤维复合材料-般来说可以分为两类，一种是C/C复合材料,用在耐灼烧和高温的结构材料上,例如飞机翼尖,即使温度达到1000摄氏度,它也不会熔化;二是碳纤维增强树脂基复合材料,用来制造舱门、压力容器等。
体育休闲领域:冲浪板、尔夫球杆、网球拍、冰球杆、钓鱼竿、风筝杆,甚至是符合人体工程学的球鞋都能使用碳纤维材料。碳纤维运动用.品，质量及轻,使用不费力,良好的耐疲劳性让它长时间工作不变形,拉扯、或受到外力撞击也不会变形。
工业应用:它在这方面的应用有工业零件、汽车、船体部件。这里来说一下碳纤维汽车部件。 汽车的后视镜、内饰、车牌框、尾翼整个框架都能使用到碳纤维,比铝材还小的密度让汽车行驶受到的阻力小,比钢材还高出5倍的强度确保乘客的安全。
以上信息由专业从事碳纤维球拍订做的星河运动于2024/4/26 6:20:30发布
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