玻璃纤维、碳纤维有什么区别?

玻璃纤维是一种性能优异的无机非金属材料(英文原名为:glass fiber  )

它是以玻璃球或废旧玻璃为原料经高熔制、拉丝、络纱、织布等工艺。最后形成各类产品,玻璃纤维单丝的直径从 几 个微米到二十几米个微米,相当于一根头发丝的 1/20-1/5 ,每束纤维原丝都有数百根甚至上千根单丝组成,通常作为复材料中的增强材料,电绝缘材料和绝热保材料,电路基板等,广泛应用于国经济各个领域。玻璃一般人之观念为质硬易碎物体,并不适于作为结构用材但如其抽成丝后,则其强度大为增加且具有柔软性,故配合树脂赋与形状以后终于可以成为优良之结构用材。玻璃纤维随其直径变小其强度增高。作为补强材玻璃纤维具有以下之特点,这些特点使玻璃纤维之使用远较其他种类纤维来得广泛,发展速度亦遥遥领先  特性用途如下:
(1)拉伸强度高,伸长小(3%)。 如作外墙

(2)弹性系数高,刚性佳。

(3)弹性限度内伸长量大且拉伸强度高,故吸收冲击能量大。

(4)为无机纤维,具不燃性,耐化学性佳。

(5)吸水性小。

(6)尺度安定性,耐热性均佳。

(7)加工性佳,可作成股、束、毡、织布等不同形态之产品。

(8)透明可透过光线。

(9)与树脂接着性良好之表面处理剂之开发完成。

(10)价格便宜。

碳纤维  (carbon fibre  )  ,含碳量高于90%的无机高分子纤维  

碳纤维是一种纤维状碳材料。它是一种强度比钢的大、密度比铝的小、比不锈钢还耐腐蚀、比耐热钢还耐高、又能像铜那样导电,具有许多宝贵的电学、热学和力学性能的新型材料。用碳纤维与塑料制成的复合材料所做的飞机不但轻巧,而且消耗动力少,推力大,噪音小;用碳纤维制电子计算机的磁盘,能提高计算机的储存量和运算速度;用碳纤维增强塑料来制造卫星和火箭等宇宙飞行器,机械强度高,质量小,可节约大量的燃料。

1999年发生在南联盟科索沃的战争中,北约使用石墨弹破坏了南联盟大部分电力供应,其原理就是产生了覆盖大范围地区的碳纤维云,这些导电性纤维使供电系统短路。

碳纤维可通过高分子有机纤维的固相碳化或低分子烃类的气相热解来制取。上前世界上产生的销售的碳纤维绝大部分都是用聚丙烯腈纤维的固相碳化制得的。

其产生的步骤为A预氧化:在空气中加热,维持在200-300度数十至数百分钟。预氧化的目的为使聚丙烯腈的线型分子链转化为耐热的梯型结构,以使其在高碳化时不熔不燃而保持纤维状态。B碳化:在惰性气氛中加热至1200-1600度,维持数分至数十分钟,就可生成产品碳纤维;所用的惰性气体可以是高纯的氮气、氩气或氦气,但一般多用高纯氮气。C石墨化:再在惰性气氛(一般为高纯氩气)加热至2000-3000度,维持数秒至数十秒钟;这样生成的碳纤维也称石墨纤维。

碳纤维有极好的纤度(纤度的表示法之一是9000米长的纤维的克数),一般仅约为19克;拉力高达300KG/MM2;还有耐高、耐腐蚀、导电、传热、彭胀系数小等一系列优异性能。目前几乎没有其他材料像碳纤维那样具有那么多的优异性能。

目前,碳纤维主要是制成碳纤维增强塑料来应用。这种增强塑料比钢、玻璃钢更优越,用途非常广泛,如制造火箭、宇宙飞船等重要材料;制造喷气式发动机;制造耐腐蚀化工设备等。

其中含碳量高于99%的称石墨纤维。碳纤维的轴向强度和模量高,无蠕变,耐疲劳性好,比热及导电性介于非金属和金属之间,热膨胀系数小,耐腐蚀性好,纤维的密度低,X射线透过性好。但其耐冲击性较差,容易损伤,在强酸作用下发生氧化,与金属复合时会发生金属碳化、渗碳及电化学腐蚀现象。因此,碳纤维在使用前须进行表面处理。

碳纤维可加工成织物、毡、席、带、纸及其他材料。碳纤维除用作绝热保材料外,一般不单独使用,多作为增强材料加入到树脂、金属、陶瓷、混凝土等材料中,构成复合材料。碳纤维增强的复合材料可用作飞机结构材料、电磁屏蔽除电材料、人工韧带等身体代用材料以及用于制造火箭外壳、机动船、工业机器人、汽车板簧和驱动轴等。

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