碳纤维增强塑料的应用

碳纤维增强塑料的应用

随着复合材料的不断开发，除了玻璃纤维增强塑料之外，又出现了碳纤维增强塑料、硼纤维增强塑料等。碳纤维是用粘胶丝、聚丙烯腈纤维和沥青丝等为原料，在300~1000℃下碳化而成的。碳纤维的直径极细，有7微米左右，但它的强度却异常的高。

碳纤维增强塑料在飞机、火箭、导弹、宇宙航行方面的应用已越来越广泛。它首先被用于飞机制造上，可减轻飞机的自重，提高飞行效率。用碳纤维增强塑料代替铝合金或钛合金，可使飞机的总重量减轻15%，如果使用等量的燃料，飞机能增加飞行距离10%，上升率增加10%，起飞时跑道可缩短15%。

碳纤维增强塑料的特性

(1)强度高，弹性好：碳纤维的比强度(即抗拉强度与密度的比值)是钢的6倍，是铝的17倍；比模量(即杨氏模量与密度的比值，是物体弹性好坏的一个标志)是钢或铝的3倍以上。比强度高，就能承受较大的工作负荷，其最大工作压力可用到350公斤/厘米2。此外，它的压缩率和回弹性均比纯F-4及其编织物要大。

(2)耐疲劳和耐磨性好：它的耐疲劳特性，比环氧树脂高得多，也比金属材料高；石墨纤维具有自润滑性，摩擦系数很小，其磨损量比一般石棉制品或F-4编织物小5~10倍。

(3)导热和耐热性能好：碳纤维增强塑料导热性好，摩擦产生的热量容易散发出去，内部不易过热和蓄热，可以作为动密封材料。在空气中，它可以在-120~350℃的温度范围内稳定工作。随着碳纤维中碱金属含量的减少，使用温度还有可能进一步提高；在惰性气体中，它适应温度可达到2000℃左右，而且能经受冷热的急剧变化。

(4)耐振动性好：不易发生共振或颤振，也是减振消音的优良材料

碳纤维增强塑料的应用

(1)做密封填料：用碳纤维增强聚四氟乙烯材料，可制成耐腐蚀、耐磨损、耐高温的密封环或盘根；用于静密封时寿命则更长，比一般油浸石棉盘根长10多倍。它在负荷发生变化和急冷、急热情况下，都能保持密封性能，并且由于材料不含有腐蚀性物质，因此对金属不会发生点蚀。

(2)做承磨零件：利用它具有自润滑性的特点，可以做特殊用途的轴承、齿轮和活塞环。如航空仪表和磁带录音机用的无油润滑轴承，电气传动内燃机车用的无油润滑齿轮(可避免渗漏油引起的事故)，压缩机上的无油润滑活塞环等。此外，还可利用它无毒性的特点，用于食品和医药工业做滑动轴承或密封件。

(3)做航天、航空、导弹的结构材料。碳纤维增强塑料从七十年代问世以来，发展很快，应用日益广泛。我国在1980年已试制成功并投入生产，用于化工、石油、电子、电力、机械等行业，作为旋转或往复式动密封或各种静密封材料。