{首页主词},&

原創(chuàng) | 扒一扒碳纖維性能參數(shù)里的隱藏屬性！

2019-01-02 12:25:47 作者：本網(wǎng)整理來源：碳纖維研習(xí)社分享至：

離散系數(shù)

第一項先來說說離散系數(shù)，也就是我們經(jīng)常提出的CV值。通常碳纖維廠商的產(chǎn)品參數(shù)表里面是不會有這一項的。這個只是行業(yè)內(nèi)部進行交流的參數(shù)。不過這個參數(shù)確實影響著碳纖維的使用效果。我們通常所說國產(chǎn)碳纖維質(zhì)量不穩(wěn)定，說的也是離散系數(shù)太大。那么什么叫離散系數(shù)呢？離散系數(shù)又叫變異系數(shù)，表征的是兩組數(shù)據(jù)偏離程度的參數(shù)。打個比方，今天生產(chǎn)出來的碳纖維測一測強度，和昨天生產(chǎn)出來的碳纖維測得的強度進行對比，如果兩組數(shù)據(jù)相差過大，那就是離散系數(shù)太大，說明產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定。由于是科普文，我也不準備列公式深入探討，你只要記住一個形象的例子：打靶。打靶的時候我們的目標是靶心，但實際上打出來的位置都會有偏離，如果偏離靶心比較大，那就是離散系數(shù)大，偏離靶心小，那就是離散系數(shù)比較小。

可這些又有什么用呢？復(fù)合材料有一大特點就是結(jié)構(gòu)可設(shè)計性，我們可以根據(jù)工件的要求不同，對其進行精確地纖維鋪層等方面的設(shè)計，最高效的發(fā)揮材料的優(yōu)勢。這里的精確設(shè)計要求我們必須準確的知道材料的性能參數(shù)。但如果是離散系數(shù)過大的碳纖維，也就是我們說質(zhì)量不穩(wěn)定的碳纖維，那么精確設(shè)計就無從下手。就像用一雙顫抖的手去穿針引線一樣困難?？梢哉f沒有質(zhì)量穩(wěn)定的碳纖維，就沒有高性能的復(fù)合材料。

CV值得重要性絕對不亞于我們通常關(guān)注的強度和模量。所以蘇格拉偉（微信號：zahawe）的觀點是，寧可強度不高，也不要質(zhì)量不穩(wěn)定。只要質(zhì)量穩(wěn)定，哪怕強度不高，我也可以通過結(jié)構(gòu)設(shè)計去彌補，這才能體現(xiàn)復(fù)合材料的精確設(shè)計這一優(yōu)勢。

如果說做出碳纖維需要3-4年，那么將質(zhì)量穩(wěn)定則需要10-20年的摸索。這個質(zhì)量穩(wěn)定階段將是碳纖維企業(yè)黎明前最黑暗的時刻，尤其對我們國內(nèi)碳纖維生產(chǎn)企業(yè)來講，更是如此。我們生產(chǎn)出T300，國外將同等級別碳纖維價格降得很低，而中國做不出來的碳纖維價格卻很高，以此補貼低級別碳纖維。這樣國內(nèi)使碳纖維企業(yè)難以生存，大多數(shù)熬不過黎明前最黑暗的時刻。在摸索質(zhì)量穩(wěn)定這個階段，既要保證開工率，又要忍受巨額虧損。個人力量不行，需要國家的扶持。有消息稱日本東麗碳纖維CV值能做到1%以下，而中復(fù)神鷹目前做到5%已是相當不錯的成績了，希望這個黑暗時刻盡量短些，再短些。

當然，離散系數(shù)影響最大的還是作為結(jié)構(gòu)部件的應(yīng)用。那些喜歡開發(fā)外觀件的朋友和制品企業(yè)，做包覆，做非結(jié)構(gòu)件，可以選用國產(chǎn)碳纖維。也算是為國家碳纖維事業(yè)出一把力氣。

上漿劑種類和上漿量

第二項說說上漿劑類型和上漿量。為了保證碳纖維在運輸和使用過程中不被磨損，起毛，在碳纖維生產(chǎn)線最后都會給碳纖維加上漿劑用以保護碳纖維。上漿劑也承擔著纖維和樹脂結(jié)合的作用，起初用作復(fù)合材料的樹脂大多為環(huán)氧樹脂，所以東麗公司的上漿劑也多為環(huán)氧樹脂。隨著使用領(lǐng)域的要求變化，現(xiàn)在有不同的上漿劑類型的碳纖維可以選擇。

上漿劑與前驅(qū)體是不同廠家碳纖維產(chǎn)品很重要的區(qū)分點，各家均有自己的配方，對外基本保密。通常上漿劑的量為碳纖維重量的0.5-5%，它可以保護碳纖維在編織、展紗、預(yù)浸過程中不受損壞磨損，也可以防止纖維起毛。更重要的是它是碳纖維與基體結(jié)合的紐帶。通常來講上漿劑的組分要與基體樹脂相適應(yīng)，才能更好的形成強結(jié)合。關(guān)于表面處理和上漿劑更深入的知識，可以參考張相一博士2015年1月22日晚上做客碳纖維理想聯(lián)盟微信群所做的報告。更早時候安徽首文碳纖維公司的宋會青和東華大學(xué)材料學(xué)院呂永根教授均做過相關(guān)介紹，如果您感興趣可以查看“碳纖維資訊”微信平臺（cfrp888）的歷史文章，或者加蘇格拉偉微信（微信號：zahawe）?，F(xiàn)在國外有一些碳纖維生產(chǎn)廠家可以根據(jù)客戶需求和使用的基體樹脂定制上漿劑，已達到最好的使用效果。

關(guān)于上漿量，如果上漿劑量過小，那么纖維集束性一般，如果上漿劑量過大，碳纖維的柔韌性降低，那么在編織、展紗過程中，開纖比較困難。

斷裂伸長率

第三項是斷裂伸長率。這一參數(shù)是包含在碳纖維的性能參數(shù)中的。但是在使用碳纖維過程中人們過分關(guān)注強度和模量，通常忽略了斷裂伸長率這一參數(shù)。斷裂伸長率就是碳纖維在拉斷時伸長量和原來長度的比值，通常用百分比表示。T300的斷裂伸長率為1.5%，意思就是100米T300碳纖維拉斷時，長度會伸長1.5米。通常斷裂伸長率與碳纖維的模量是負相關(guān)，例如M46模量是436GPa，斷裂伸長率是1%，M60模量是588GPa，斷裂伸長率是0.7%。但這個也不絕對，像T400的模量比T300模量高20GPa，但是斷裂伸長率卻為1.8%。

可是斷裂伸長率有什么用呢？這個涉及到復(fù)合材料的沖擊強度，相同條件的碳纖維，斷裂伸長率大的碳纖維復(fù)合材料可吸收更多的能量。沖擊強度可以看做單位截面破壞時消耗的能量。撇開面積因素，我們考察能量。能量=力×距離。力是強度因素，就是應(yīng)力；距離就是形變因素，比如斷裂伸長率。這樣，兩個具有相同強度的碳纖維，斷裂伸長率大吸收更多的能量。在汽車的保險杠等部件中，我們希望它在受到撞擊的時候吸收更多的能量，以保護車內(nèi)人員的安全。所以這個參數(shù)就可作為復(fù)合材料結(jié)構(gòu)設(shè)計的一個重要參考。

更多關(guān)于材料方面、材料腐蝕控制、材料科普等方面的國內(nèi)外最新動態(tài)，我們網(wǎng)站會不斷更新。希望大家一直關(guān)注中國腐蝕與防護網(wǎng)http://www.ecorr.org

責任編輯：韓鑫

《中國腐蝕與防護網(wǎng)電子期刊》征訂啟事
投稿聯(lián)系：編輯部
電話：010-62313558-806
郵箱：fsfhzy666@163.com
中國腐蝕與防護網(wǎng)官方 QQ群：140808414