Hiilikuitujen luokittelu ja erityyppisten hiilikuitujen käyttöalue

Epäorgaaniset polymeerikuidut, joiden hiilipitoisuus on yli 90 prosenttia. Hiilipitoisuus on yli 99 prosenttia grafiittikuiduista. Hiilikuitujen aksiaalinen lujuus ja moduuli ovat korkeat, ei virumista, hyvä väsymiskestävyys, lämpö ja johtavuus ei-metallin ja metallin välillä, lämpölaajenemiskerroin on pieni, korroosionkestävyys, kuidun tiheys on alhainen, röntgensäteilyn läpäisevyys on hyvä. Mutta iskunkestävyys on huono, helppo vahingoittaa, hapettuminen vahvan hapon vaikutuksesta ja metallikomposiitti tapahtuu metallin hiiltymisen, hiiltymisen ja sähkökemiallisen korroosion ilmiön yhteydessä. Siksi hiilikuitujen pintakäsittely on tarpeen ennen käyttöä. Hiilikuitua voidaan käyttää erikseen polyakryylinitriilikuitua, asfalttikuitua, viskoosisilkkiä tai fenolikuitua karbonoimalla, tilan mukaan jaetaan filamentti-, lyhytkuitu- ja katkokuituihin; Yleisen ja korkean suorituskyvyn tyypin mekaanisten ominaisuuksien mukaan. Yleiskäyttöisen hiilikuidun lujuus on 1000 MPA, moduuli noin 100 GPa. Suorituskykyiset hiilikuidut jaetaan myös lujaan tyyppiin (lujuus 2000 MPa, moduuli 250 GPa) ja korkeampaan malliin (moduuli 300 GPa edellä). Lujuus on yli 4000 MPa, joka tunnetaan myös nimellä erittäin luja tyyppi; Moduuli on suurempi kuin 450 GPa, jota kutsutaan Hyper-malliksi. Ilmailu- ja ilmailuteollisuuden kehittyessä hiilikuitujen lujuus ja venymä ovat nousseet esiin yli 2 prosentin venymällä. Enimmäisannostus on polyakryylinitriilipohjaisia ​​hiilikuituja. Hiilikuiduista voidaan jalostaa kankaita, mattoja, mattoja, hihnoja, paperia ja muita materiaaleja. Hiilikuitua käytetään eristemateriaalin lisäksi, yleensä ei yksinään, lujitemateriaalina, joka lisätään hartsiin, metalliin, keramiikkaan, betoniin ja muihin materiaaleihin muodostaen komposiitteja. Hiilikuituvahvistettuja komposiitteja voidaan käyttää lentokoneiden rakennemateriaaleina, sähkömagneettisina suojamateriaaleina, keinotekoisina nivelsiteinä ja muina fyysisinä korvausmateriaaleina sekä rakettien, liikkuvien veneiden, teollisuusrobottien, autojen lehtijousien ja vetoakseleiden valmistuksessa. Hiilikuituja ovat pääasiassa jaettu polyakryylinitriili (PAN) -pohjaisiin hiilikuituihin ja pihkapohjaisiin hiilikuituihin eri materiaalien ja tuotantomenetelmien mukaan. Hiilikuitutuotteita ovat pannupohjaiset hiilikuidut (suuri lujat) ja pihkapohjaiset hiilikuidut (erittäin elastiset). Erityyppisillä hartseilla voidaan myös varmistaa, että niillä on hyvä tunkeutumisvaikutus betoniin, kuten alustan pinnoitehartsit ja tarttuvuus hiilikuitulevyihin ja betonirakenteisiin, kuten epoksisidoshartseihin. Pelkästään hiilikuitulevyyn luottaminen ei voi täysin käyttää vahvoja mekaanisia ominaisuuksiaan ja ylivoimaista kestävyyttään, vain epoksihartsilla päällystetyn hiilikuitulevyn tarttumisen kautta teräsbetonin pintaan rakenne ja tiiviisti yhdistettynä muodostuminen koko työskennellä yhdessä tavoitteen saavuttamiseksi vahvistaa. Siksi epoksihartsien suorituskyky on yksi tärkeimmistä avaimista. Epoksihartseilla on erilaisia ​​ominaisuuksia eri tyypeistä johtuen, ja ne mukautuvat eri osien erilaisiin vaatimuksiin. Esimerkiksi alustan pinnoitehartsilla on hyvä betonin tunkeutumisvaikutus, se voi tunkeutua betonin syvyyteen; CFRP:llä päällystetty epoksihartsi tunkeutuu helposti hiilikuitulevyn läpi ja sillä on vahva tarttuvuus. Käyttölämpötilasta riippuen hartsi jaetaan myös kesä- ja talviluokan hartseihin. Hiilikuitumateriaaleja verrataan muihin lujitemateriaaleihin.(1) Vetolujuus: Hiilikuidun vetolujuus on noin 10 kertaa teräksen vetolujuus. (2) Kimmokerroin: Hiilikuitukomposiittien vetokerroin on korkeampi kuin teräksen, mutta aramidi- ja lasikuitukomposiittien vetomoduuli on vain puolet ja yksi neljäsosa teräksestä.(3) Väsymislujuus: Hiilikuidun ja aramidikuitukomposiitit ovat korkeammat kuin lujat. Vaihtelevan rasituksen vaikutuksesta väsymisraja on vain 30–40 prosenttia staattisesta kuormituksesta. Koska kuitu- ja matriisikomposiitti voi lievittää halkeaman etenemistä sekä kuitujen sisäisen voiman uudelleenjakautumisen mahdollisuutta, komposiittien väsymisraja on korkeampi, 70-80 prosenttia staattisen kuormituksen lujuudesta on noin, ja siinä on huomattava. muodonmuutos ennen tuhoamista.(4) Paino: noin viidesosa teräksestä.(5) verrattuna CFRP-levyihin: hiilikuitulevyjä voidaan liimata erimuotoisille rakennepinnoille, kun taas levyt sopivat paremmin tavallisiin komponenttipintoihin . Lisäksi koska alustahartsitahna on enemmän kuin levyn määrä, paksuus ja arkin betonirajapinnan adheesiolujuus.