碳纤维和玻璃纤维同为纤维材料,有很多共同的特点,使用领域也十分相似,人们常把它们放在一起比较。那么它们具体有哪些不同呢?这篇文章就从组成成分、性能、适用基体、使用领域这四个方面具体讲解一下。
组成成分:碳纤维是由聚纤维预氧化、碳化得到的,主要组成成分为碳,至少在90%以上。玻璃纤维是以玻璃为原料,经高温溶制、拉丝、络纱等工艺制程的,只要成分为二氧化硅、氧化铝、氧化钙、氧化硼、氧化镁、氧化钠等。
性能:碳纤维优势是重量轻、强度高,此外还有模量高、热膨胀系数小、耐高温、耐低温、耐冲击、 耐腐蚀、吸振、可设计性强、X射线透过率高的优点,缺点是脆性大。玻璃纤维的性能相比碳纤维有一定的距离,优点是机械强度高、绝缘性高,缺点是耐磨性差。
适用基体:碳纤维可以和树脂、金属以及无机非金属材料结合制成复合材料,玻璃纤维则大多数和树脂复合制成玻璃钢。
使用领域:碳纤维和玻璃纤维使用的领域均十分广泛,例如船艇、电子电气、风能、航空航天、军事、汽车、运动休闲等行业都能看到它们的身影,不同的是碳纤维使用之处科技含量更高。
随着碳纤维材料的发展,它的使用范围逐渐扩大,在宇航工业、体育用品(包括汽车)、能源工业这三个领域起着尤为重要的作用, 这篇文章来说下这三个行业对碳纤维材料的需求。
一、航空工业:航空工业对碳纤维的需求可细分为民用飞机、飞机、直升机、通用航空和其它宇航等,在民用飞机.上的应用特别被看好，未来5 ~ 10内将高速成倍增长,我们公司就有接到过订单做飞机机翼上的碳纤维管。国外的话民用飞机大力展开碳纤维回收和重用工作。
二、体育用品(包括汽车) :体育用品和汽车分别占这一领域碳纤维需 求量的63.35%和27.61%。2009年消耗休闲用品对碳纤维的需求有所下降,但体育用品和汽车在这一领域碳纤维需 求量所占比例变化不大。2010年消耗休闲用品对碳纤维的需求基本恢复到2008年水平,但汽车对碳纤维的需求大幅度增长。现在人们都喜欢用碳纤维改装汽车。
三、能源工业:能源和工业应用对碳纤维的需求细分为风能、压缩燃气存储、土木工程、拉挤、工具和其它能源工业应用, 2008年它们的应用比例分别为18.15%、8.67%、 14.06%、 42.74%、 7.61%、 8. 783%。近几年,风能的应用在逐渐扩大,碳纤维主要用来制造风电叶片。
碳纤维是用由碳原子长链组成的有机聚合物(例如酚醛纤维、聚纤维)制备出来的,含碳量高达95%。它的刚度是钢材的两倍,强度是钢材的四倍,重量却只有它的四分之一左右 ,制造出来的产品质轻高强,更加坚固耐用。碳纤维本身是无毒材料,但生产的过程中涉及到一系列化学反应,需要加入各种添加剂,对环境有一定伤害。随着生产水平的提高以及人民对环境质量的日益重视,碳纤维的生产正逐步向绿色化方向发展。
在碳纤维的生产过程中,原料要经过1000'C的预氧化和2000°C的碳化才能制成碳纤维原丝,这需要大量的热量。此外还需要l气体、液体等各种能源保证纤维的强度、品质。这是通过控制温度、励、时间等可变量实现的。生产时如果对挥发物没有足够的重视会带来严重的大气污染。HCN、NH3排放到空气中,对人们的身体健康带来伤害, CO、CO2等加剧温室效应。
自工业革命后,污水、废气大量排放,环境污染日益加重,湿地减少、沙尘暴肆。就拿中国来说好了,连南方地区都连续出现雾霾天气,越
来越多的人呼吸道疾病。碳纤维作为一种新兴材料,应用到越来越多的行业,以后的用途会更广,所以人们在研究绿色环保的生产方法,尽量减少对环境的污染。现在的技术虽然没达到完全无污染,但比以前已经有了很大的进步,相信以后能完全达到绿色环保的要求。