河北佳發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合材料領域廣泛使用的原材料。雖然兩者都有極高的抗拉強度和模量,但在性能和用途上有很多不同。那么有什么區別呢?
碳纖維是含碳量在90%以上的高強度高模量纖維,具有耐高溫、抗摩擦、導電、導熱及耐腐蝕等特性,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學生復合建筑材料技術用于提高飛機進行結構設計材料、電磁屏蔽除電材料、人工韌帶等身體代用材料發展以及企業用于生產制造火箭外殼、機動船、工業控制機器人、汽車板等高科技創新產品包裝材料。

芳綸纖維是一種新型的高科技合成纖維,具有超高強度、高模量、耐高溫、耐酸、耐堿、重量輕等特點。 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。 芳綸纖維是國防和軍工的重要材料,非常適合現代戰爭的需要,其他芳綸纖維也廣泛應用于航空航天、機電、建筑、汽車、體育用品等國民經濟的各個領域。 目前,約7%至8%的芳族聚酰胺產品用于防彈背心和頭盔,約40%的航空航天材料和運動材料,約20%的輪胎骨架材料和傳送帶材料。 高強度繩索和其它方面約占13%。
雖然他們是最受歡迎的增援,但是他們的表現還是有一些差距,主要在于
1.在力學性能上,芳綸拉伸強度可達2815Mpa,彈性模量126Gpa,斷裂延伸率2.5%,密度1.44g/cm^3,相對于碳纖維地強度稍稍遜色了一些,但是芳綸地顯著特點在與抗沖擊,具有更高的延展率,而且重量更輕。
2.穩定性方面,芳綸具有非常良好的熱穩定性,在高溫作用下可以直至分解也不發生變形,能長期在180℃下使用,在150℃下作用一周強度和模量都不發生變化,熱膨脹系數為-2x10^-6,相比芳綸,碳纖維的熱穩定性也同樣優越。
3.熱化學性能上,芳綸具有良好的耐介質性能,對中性化學藥品的抵抗力很強,但是易受強堿強酸的侵蝕,這點相比于碳纖維的熱化學性能,還是略遜一籌。
但是與碳纖維相比,芳綸纖維還有其他優點:
1.芳綸纖維不導電,在用于類似于混凝土內部結構補強,完全可以不用進行考慮問題類似于我們必須與鋼筋隔離等限制。
2.碳纖維抗剪強度低,易斷裂,施工倒角半徑不應小于20mm,僅需芳綸纖維的一半(10mm)即可。
芳綸纖維的彈性優勢在于它能承受動載荷和局部沖擊力,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,作為結構設計,必須采用較大的安全系數。而芳綸纖維布彈性模量低,伸長率高。試驗表明,受損的素混凝土構件在用芳綸纖維布加固后再次加載時仍具有塑性。
綜上,相比于碳纖維,芳綸的強度和化學性稍遜一籌,但是通過其他企業特性則拓展了應用研究領域。比如芳綸纖維不導電,因此在我國地鐵、工業生產廠房等用電安全設備存在較多的結構中,使用碳纖維布顯然是一個不太合適,此外,碳纖維主要用于提高混凝土內部結構補強時,務必保證其與鋼筋隔離以防止電化學腐蝕,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計荷載較為系統穩定的房屋建筑加固技術領域。而對于承受動載和局部沖擊社會作用,進行延性補強,用于震動頻繁的道橋領域,芳綸纖維復合材料發展無疑是我們最好的選擇。