| 淮北市鋼纖維<Ψ> |
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山東同贏新材料有限公司
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工程纖維分類：
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約萬(wàn)余年前，最早的農(nóng)業(yè)社會(huì)建立后，人們?cè)陂_(kāi)始選擇高脂肪動(dòng)物食品的同時(shí)，仍大量食用高纖維的植物性食物充饑。直到發(fā)明了谷類粗加工工藝后，埃及人第一次吃上了“白面包”。以后，注重健康的古希臘人發(fā)現(xiàn)吃全谷粒黑面包時(shí)大便增加。此后，在一段很長(zhǎng)的時(shí)期內(nèi)，人們對(duì)膳食的興趣，反復(fù)游弋于“粗糧”與“細(xì)糧”之間。直到20世紀(jì)60年代，幾位英國(guó)醫(yī)生報(bào)道某些非洲國(guó)家的居民，由于食用高纖維食物，平均每日粗纖維攝入量高達(dá)35～40克，糖尿病、高脂血癥等疾病的發(fā)病率比膳食纖維攝入量?jī)H為4～5克的歐美國(guó)家的居民明顯降低。由此，重新喚起了人們對(duì)膳食纖維的興趣，并開(kāi)始系統(tǒng)的研究。
（一）分類與作用
根據(jù)是否溶解于水，可將膳食纖維分為兩大類：
膳食纖維=可溶性膳食纖維+不可溶性膳食纖維，“可溶、不可溶，作用各不同”。
1.可溶性膳食纖維
來(lái)源于果膠、藻膠、魔芋等。魔芋盛產(chǎn)于我國(guó)四川等地，主要成分為葡甘聚糖，是一種可溶性膳食纖維，能量很低，吸水性強(qiáng)。很多研究表明，魔芋有降血脂和降血糖的作用及良好的通便作用；可溶性纖維在胃腸道內(nèi)和淀粉等碳水化合物交織在一起，并延緩后者的吸收，故可以起到降低餐后血糖的作用；
2.不可溶性膳食纖維
最佳來(lái)源是全谷類糧食，其中包括麥麩、麥片、全麥粉及糙米、燕麥全谷類食物、豆類、蔬菜和水果等。不可溶性纖維對(duì)人體的作用首先在于促進(jìn)胃腸道蠕動(dòng)，加快食物通過(guò)胃腸道，減少吸收，另外不可溶性纖維在大腸中吸收水分軟化大便，可以起到防治便秘的作用。
3.膳食纖維
如果將上述兩者結(jié)合起來(lái)，膳食纖維的作用可列出長(zhǎng)長(zhǎng)的一串：
（1）抗腹瀉作用，如樹(shù)膠和果膠等；
（2）預(yù)防某些癌癥，如腸癌等；
（3）治療便秘；
（4）解毒；
（5）預(yù)防和治療腸道憩室病；
（6）治療膽石癥；
（7）降低血液膽固醇和甘油三酯；
（8）控制體重等；
（9）降低成年糖尿病患者的血糖。
碳纖維（carbon fiber，簡(jiǎn)稱CF），是一種含碳量在95%以上的高強(qiáng)度、高模量纖維的新型纖維材料。它是由片狀石墨微晶等有機(jī)纖維沿纖維軸向方向堆砌而成，經(jīng)碳化及石墨化處理而得到的微晶石墨材料。碳纖維“外柔內(nèi)剛”，質(zhì)量比金屬鋁輕，但強(qiáng)度卻高于鋼鐵，并且具有耐腐蝕、高模量的特性，在國(guó)防軍工和民用方面都是重要材料。它不僅具有碳材料的固有本征特性，又兼?zhèn)浼徔椑w維的柔軟可加工性，是新一代增強(qiáng)纖維。
碳纖維具有許多優(yōu)良性能，碳纖維的軸向強(qiáng)度和模量高，密度低、比性能高，無(wú)蠕變，非氧化環(huán)境下耐超高溫，耐疲勞性好，比熱及導(dǎo)電性介于非金屬和金屬之間，熱膨脹系數(shù)小且具有各向異性，耐腐蝕性好，X射線透過(guò)性好。良好的導(dǎo)電導(dǎo)熱性能、電磁屏蔽性好等。
2016年2月15日，中國(guó)突破日本管制封鎖研制出高性能碳纖維。
中文名碳纖維外文名carbon fiber特 點(diǎn)兼具紡織纖維的柔軟可加工性本 質(zhì)微晶石墨材料抗拉強(qiáng)度在3500兆帕以上抗拉彈性模量230到430G帕
組成結(jié)構(gòu)編輯
碳纖維(7張)
通常也把碳纖維的結(jié)構(gòu)看成由兩維有序的結(jié)晶和孔洞組成，其中孔洞的含量、大小和分布對(duì)碳纖維的性能影響較大。
當(dāng)孔隙率低于某個(gè)臨界值時(shí)，孔隙率對(duì)碳纖維復(fù)合材料的層間剪切強(qiáng)度、彎曲強(qiáng)度和拉伸強(qiáng)度無(wú)明顯的影響。有些研究指出，引起材料力學(xué)性能下降的臨界孔隙率是1%-4%。孔隙體積含量在0-4%范圍內(nèi)時(shí)，孔隙體積含量每增加1%，層間剪切強(qiáng)度大約降低7%。通過(guò)對(duì)碳纖維環(huán)氧樹(shù)脂和碳纖維雙馬來(lái)亞胺樹(shù)脂層壓板的研究看出，當(dāng)孔隙率超過(guò)0.9%時(shí)，層間剪切強(qiáng)度開(kāi)始下降。由試驗(yàn)得知，孔隙主要分布在纖維束之間和層間界面處。并且孔隙含量越高，孔隙的尺寸越大，并顯著降低了層合板中層間界面的面積。當(dāng)材料受力時(shí)，易沿層間破壞，這也是層間剪切強(qiáng)度對(duì)孔隙相對(duì)敏感的原因。另外孔隙處是應(yīng)力集中區(qū)，承載能力弱，當(dāng)受力時(shí)，孔隙擴(kuò)大形成長(zhǎng)裂紋，從而遭到破壞。
即使兩種具有相同孔隙率的層壓板（在同一養(yǎng)護(hù)周期運(yùn)用不同的預(yù)浸方法和制造方式），它們也表現(xiàn)處完全不同的力學(xué)行為。力學(xué)性能隨孔隙率的增加而下降的具體數(shù)值不同，表現(xiàn)為孔隙率對(duì)力學(xué)性能的影響離散性大且重復(fù)性差。由于包含大量可變因素，孔隙對(duì)復(fù)合材料層壓板力學(xué)性能的影響是個(gè)很復(fù)雜的問(wèn)題。這些因素包含：孔隙的形狀、尺寸、位置；纖維、基體和界面的力學(xué)性能；靜態(tài)或者動(dòng)態(tài)的荷載。
相對(duì)于孔隙率和孔隙長(zhǎng)寬比，孔隙尺寸、分布對(duì)力學(xué)性能的影響更大些。并發(fā)現(xiàn)大的孔隙（面積>0.03mm2）對(duì)力學(xué)性能有不利影響，這歸因于孔隙對(duì)層間富膠區(qū)的裂紋擴(kuò)展的產(chǎn)生影響
材料特性編輯物理性質(zhì)
碳纖維兼具碳材料強(qiáng)抗拉力和纖維柔軟可加工性兩大特征，
 碳纖維
碳纖維除了具有一般碳素材料的特性外，
 碳纖維編織布
碳纖維還具有極好的纖度（纖度的表示法之一是9000米長(zhǎng)纖維的克數(shù)），一般僅約為19克，拉力高達(dá)300kg每微米。幾乎沒(méi)有其他材料像碳纖維那樣具有那么多一系列的優(yōu)異性能， 因此在旨度、剛度、重度、疲勞特性等有嚴(yán)格要求的領(lǐng)域。在不接觸空氣和氧化劑時(shí)，碳纖維能夠耐受3000度以上的高溫，具有突出的耐熱性能，與其他材料相比，碳纖維要溫度高于1500℃時(shí)強(qiáng)度才開(kāi)始下降，而且溫度越高，纖維強(qiáng)度越大。碳纖維的徑向強(qiáng)度不如軸向強(qiáng)度，因而碳纖維忌徑向強(qiáng)力（即不能打結(jié)）而其他材料的晶須性能也早已大大的下降。另外碳纖維還具有良好的耐低溫性能，如在液氮溫度下也不脆化。
適用范圍
化學(xué)性質(zhì)
碳纖維的化學(xué)性質(zhì)與碳相識(shí)，它除能被強(qiáng)氧化劑氧化外，對(duì)一般堿性是惰性的。在空氣中溫度高于400℃時(shí)則出現(xiàn)明顯的氧化，生成CO與CO2。碳纖維對(duì)一般的有機(jī)溶劑、酸、堿都具有良好的耐腐蝕性，不溶不脹，耐蝕性出類拔萃，完全不存在生銹的問(wèn)題。 有學(xué)者在1981年將PAN基碳纖維浸泡在強(qiáng)堿氫氧化鈉溶液中，時(shí)間已過(guò)去30多年，它仍保持纖維形態(tài)。但其耐沖擊性較差，容易損傷，在強(qiáng)酸作用下發(fā)生氧化，碳纖維的電動(dòng)勢(shì)為正值，而鋁合金的電動(dòng)勢(shì)為負(fù)值。當(dāng)碳纖維復(fù)合材料與與鋁合金組合應(yīng)用時(shí)會(huì)發(fā)生金屬碳化、滲碳及電化學(xué)腐蝕現(xiàn)象。因此，碳纖維在使用前須進(jìn)行表面處理。 碳纖維還有耐油、抗輻射、抗放射、吸收有毒氣體和減速中子等特性
分類編輯
碳纖維按原料來(lái)源可分為聚丙烯腈基碳纖維、
 1K碳纖制作的管
瀝青基碳纖維、粘膠基碳纖維、酚醛基碳纖維、氣相生長(zhǎng)碳纖維；按性能可分為通用型、高強(qiáng)型、中模高強(qiáng)型、高模型和超高模型碳纖維；按狀態(tài)分為長(zhǎng)絲、短纖維和短切纖維；按力學(xué)性能分為通用型和高性能型。通用型碳纖維強(qiáng)度為1000兆帕、模量為100G帕左右。高性能型碳纖維又分為高強(qiáng)型（強(qiáng)度2000兆帕、模量250G帕）和高模型（模量300G帕以上）。強(qiáng)度大于4000兆帕的又稱為超高強(qiáng)型；模量大于450G帕的稱為超高模型。隨著航天和航空工業(yè)的發(fā)展，還出現(xiàn)了高強(qiáng)高伸型碳纖維，其延伸率大于2%。用量最大的是聚丙烯腈PAN基碳纖維。
一：誠(chéng)信務(wù)實(shí) 讓客戶滿意的企業(yè)宗旨；
市場(chǎng)上90%以上碳纖維以PAN基碳纖維為主。由于碳纖維神秘的面紗尚未完全揭開(kāi)，人們還不能直接用碳或石墨來(lái)制取，只能采用一些含碳的有機(jī)纖維（如尼龍絲、腈綸絲、人造絲等）為原料，將有機(jī)纖維與塑料樹(shù)脂結(jié)合在一起炭化制得碳纖維。
PAN基碳纖維
PAN基碳纖維的生產(chǎn)工藝主要包括原絲生產(chǎn)和原絲碳化兩個(gè)過(guò)程:首先通過(guò)丙烯腈聚合和紡紗等一系列工藝加工成被稱為“母體“的聚丙烯腈纖維或原絲， 將這些原絲放入氧化爐中在200到300℃進(jìn)行氧化，還要在碳化爐中，在溫度為1000到2000℃下進(jìn)行碳化等工序制成碳纖維。 
瀝青基碳纖維
美國(guó)發(fā)明了紡織瀝青基碳纖維用的含有基金屬中間相瀝青，原絲經(jīng)穩(wěn)定化和碳化后，碳纖維的拉伸強(qiáng)度為3.5G帕，模量為252G帕；法國(guó)研制了耐熱和高導(dǎo)電的中間相瀝青基碳纖維；波蘭開(kāi)發(fā)了新型金屬涂覆碳纖維的方法，例如涂覆銅的瀝青基碳纖維是用混合法制成，先用銅鹽與各向同性煤瀝青混勻，進(jìn)行離心紡絲，在空氣中穩(wěn)定化并在高溫氫氣中處理，得到合金銅的碳纖維。 世界瀝青基碳纖維的生產(chǎn)能力較小，國(guó)內(nèi)瀝青基碳纖維的研究和開(kāi)發(fā)較早，但在開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)及應(yīng)用方面與國(guó)外相比有較大的差距。
4、抗植物根系—HDPE防滲土工膜具有優(yōu)異抗穿刺能力，可以抵抗大部分植物根系
碳纖維按產(chǎn)品規(guī)格的不同被劃分為宇航級(jí)和工業(yè)級(jí)兩類，亦稱為小絲束和大絲束。通常把48K以上碳纖維稱為大絲束碳纖維，包括360K和480K等。宇航級(jí)碳纖維初期以3K為主，逐漸發(fā)展為12K和24K，主要應(yīng)用于國(guó)防軍工和高技術(shù)，以及體育休閑用品，像飛機(jī)、導(dǎo)彈、火箭、衛(wèi)星和釣魚(yú)桿、球桿球拍等。工業(yè)級(jí)碳纖維應(yīng)用于不同民用工業(yè)，包括：紡織、醫(yī)藥衛(wèi)生、機(jī)電、土木建筑、交通運(yùn)輸和能源等。
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