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1、原来人们所认知的复合材料，多以板材、面层材料为主，在北京2012定额中出现了纤维复合龙骨子目，以前听说过国外已经研制成功专用铝合金干挂龙骨，打破了传统的型钢、不锈钢龙骨的施工工艺，可能是成本原因，始终没有得到推广，纤维复合材料制造的龙骨更没有听说过，虽然没有查到有关资料，但复合纤维材料所生产的装饰产品会越来越丰富我们的定额子目，下面了解一下复合材料世界：树脂基体而成的复合材料，属于新材料领域。特种纤维复合材料以其轻质、高强、结构可设计、结构功能一体化等优异的综合性能，在航空航天、国防军工、能源交通、资源环境等国民经济领域得到广泛应用，其发展水平已成为国家综合竞争能力的重要体现，是国家重点发展的
2、高技术新材料产业之一。特种纤维一般是指具有高强度高模量并且耐高温的纤维，但也没有严格的定义。一般而言，大家公认的特种纤维有：芳纶（聚对苯二甲酰对苯二胺，PPTA,Kevla）r,碳纤维，超高分子量聚乙烯（UHMWPE）纤维，聚苯并噻唑（PBT纤维，芳香族聚酯纤维等。芳纶纤维是由聚对苯二甲酰对苯二胺（PPTA的液晶溶液经干喷湿纺工艺成型而制得，按分子结构称为“芳香聚酰胺纤维”，美国商品名为Kevlar纤维。早在1968年美国杜邦公司就开始了芳香聚酰胺树脂的合成及成纤工艺研究，于1972年杜邦公司实现了聚对苯二甲酰对苯二胺纤维的工业化生产，称为B纤维，规模为2000吨/年，1973年改称为Kevl
3、ar纤维。芳纶具有优异的力学性能，抗张强度280kg/mm2，模量为6480kg/mm2（kevlar29）和13300kg/mm2（kevlar49），断裂伸长率为2.34.0%，比重轻（d=1.44g/cm3），而且耐高温（可在250C以下使用）。芳纶纤维主要应用于飞机、火箭、导弹等航空、航天等器具中使用的复合材料，此外还用于汽车、船舶、防弹衣、滑雪板等应用领域的复合材料，以及绳缆，耐高温过滤材料等。碳纤维是以合成纤维或人造纤维为原料，在*下经热处理预氧化成不熔纤维，进一步在惰性气氛下高温烧制碳化（或称石墨化）而成。其原料主要有聚丙烯腈纤维（PAN），粘胶纤维和沥青纤维（Pitch）.碳纤
4、维技术于1959年首次出现于美国，1964年英国人对碳纤维技术进行了重大改进，形成了现在的碳纤维工业技术。碳纤维具有优异的力学性能，抗张强度为360-720kg/mm2，模量为2.4万-3万kg/mm2，断裂伸长率为1.5-2.0%，耐高温（可在380C左右使用），但比重稍高于芳纶（碳纤维比重为）.碳纤维主要应用于飞机，火箭，导弹，卫星等航空航天器具中使用的复合材料，也可用于赛车，船舶，防弹衣，滑雪板，钓鱼杆，网球拍等需要高强度力学性能用品的制造。超高分子量聚乙烯（UHMWPE）纤维的制造技术国际上出现于1978年,国内于1985年左右开始了超高分子量聚乙烯的成纤技术研究。现在的超高分子量聚乙
5、烯纤维（分子量为100万-500万）是采用凝胶纺丝-超高倍牵伸技术制备的，目前此技术在国内已工业化。商品的超高分子量聚乙烯纤维性能为：抗张强度2.4-3.8GPa/mm2,抗张模量88-166GPa/mm2，断裂伸长率2.7-3.6%,比重。但其熔点在150C左右，因此使用温度在100C以下。超高分子量聚乙烯纤维主要用于制作防弹衣，降落伞，强力绳索，高级包装材料等。也用于制造使用温度较低的复合材料。国内还未见工业化的聚苯并噻唑（PBT纤维和芳香族聚酯纤维。特种纤维具有重要的军事用途，其制造技术及研发情况，均属各国技术保密内容。但进一步提高特种纤维的性能，改进特种纤维的制造工艺应是它们的研发趋势
6、。特种纤维复合材料行业正处于快速发展时期，行业的现状是技术含量高，产品性能优异，产品种类多，产业规模较小，但市场发展空间大。国内特种纤维复合材料的产量从1994年的33.75万吨，增加到2005年的240万吨，年均增长19.5%，约为我国同期GDP年均增长的一倍。进入21世纪以来，随着应用领域的不断扩大和技术水平的不断提高，我国特种纤维复合材料得到了飞速发展。据预测，按行业10%增长率保守测算，2010年国内特种纤维复合材料的市场容量将达到450500万吨。碳纤维在复合材料大家族中，纤维增强材料一直是人们关注的焦点。自玻璃纤维与有机树脂复合的玻璃钢问世以来，碳纤维、陶瓷纤维以及硼纤维增强的复合
7、材料相继研制成功，性能不断得到改进，使其复合材料领域呈现出一派勃勃生机。下面让我们来了解一下别具特色的碳纤维复合材料。碳纤维材料（6张）碳纤维结构碳纤维主要是由碳元素组成的一种特种纤维，其含碳量随种类不同而异，一般在90%以上。碳纤维具有一般碳素材料的特性，如耐高温、耐摩擦、导电、导热及耐腐蚀等，但与一般碳素材料不同的是，其外形有显著的各向异性、柔软、可加工成各种织物，沿纤维轴方向表现出很高的强度。碳纤维比重小，因此有很高的比强度。碳纤维是由含碳量较高，在热处理过程中不熔融的人造化学纤维，经热稳定氧化处理、碳化处理及石墨化等工艺制成的。碳纤维是一种力学性能优异的新材料，它的比重不到钢的1/4，
8、碳纤维树脂复合材料抗拉强度一般都在3500Mpa以上，是钢的79倍，抗拉弹性模量为2300043000Mpa亦高于钢。因此CFRP勺比强度即材料的强度与其密度之比可达到2000Mpa/（g/cm3）以上，而A3钢的比强度仅为59Mpa/（g/cm3）左右，其比模量也比钢高。碳纤维用途碳纤维的主要用途是与树脂、金属、陶瓷等基体复合，制成结构材料。碳纤维增强环氧树脂复合材料，其比强度、比模量综合指标，在现有结构材料中是最高的。在密度、刚度、重量、疲劳特性等有严格要求的领域，在要求高温、化学稳定性高的场合，碳纤维复合材料都颇具优势。碳纤维是50年代初应火箭、宇航及航空等尖端科学技术的需要而产生的，现
9、在还广泛应用于体育器械、纺织、化工机械及医学领域。随着尖端技术对新材料技术性能的要求日益苛刻，促使科技工作者不断努力提高。80年代初期，高性能及超高性能的碳纤维相继出现，这在技术上是又一次飞跃，同时也标志着碳纤维的研究和生产已进入一个高级阶段。由碳纤维和环氧树脂结合而成的复合材料，由于其比重小、刚性好和强度高而成为一种先进的航空航天材料。因为航天飞行器的重量每减少1公斤，就可使运载火箭减轻500公斤。所以，在航空航天工业中争相采用先进复合材料。有一种垂直起落战斗机，它所用的碳纤维复合材料已占全机重量的1/4，占机翼重量的1/3。据报道，美国航天飞机上3只火箭推进器的关键部件以及先进的MX导弹发
10、射管等，都是用先进的碳纤维复合材料制成的。现在的F1（世界一级方程锦标赛）赛车，车身大部分结构都用碳纤维材料。顶级跑车的一大卖点也是周身使用碳纤维，用以提高气动性和结构强度碳纤维可加工成织物、毡、席、带、纸及其他材料。传统使用中碳纤维除用作绝热保温材料外，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。碳纤维优势1、高强度（是钢铁的5倍）2、出色的耐热性（可以耐受2000C以上的高温）3、出色的抗热冲击性4、低热膨胀系
11、数（变形量小）5、热容量小（节能）6、比重小（钢的1/5）7、优秀的抗腐蚀与辐射性能碳纤维的起源I860年，英国人瑟夫斯旺将细长的绳状纸片碳化制取碳丝，以此制作电灯的灯丝。大约在1879年，他把棉纱浸入硫酸，焦干处理，然后碳化，或将硝化纤维素从膜孔中挤出成丝，然后在碳化，并获得专利。由于当时解决不了灯泡的真空问题，所以没有实用化意义。但是，碳丝的起源或溯源点应该是从他开始的。此外，硝化纤维素的膜孔成丝为今后发明合成纤维做了有益的工作和启迪。碳纤维生产技术20世纪50年代，美国研发大型火箭和人造卫星以及全面提升飞机性能，急需新型结构材料及耐腐蚀材料，使碳纤维重新出现在新材料的舞台上，并逐步形成了
12、黏胶基碳纤维、聚丙烯腈基碳纤维和沥青基碳纤维的三大原料体系。以下分别介绍此三种生产方法。1. 黏胶基碳纤维1891年，美国人克洛斯和贝文发明了黏胶纤维；1950年，Muller采用稀硫酸和硫酸盐作为凝固剂，使黏胶纤维性能得到大幅度提，奠定了近代制造高性能黏胶纤维的基础；1909年，黏胶纤维产业化，为20世纪50年代黏胶纤维的的发展创造了必要的原料条件。目前主要生产黏胶纤维的原料主要有木浆型和棉浆型两种浆粕，俄罗斯和白俄罗斯主要采用木浆型，我国主要采用棉浆型。2. 沥青基碳纤维沥青基碳纤维分为两大类：一类是通用级，由各向同性沥青制造纤维；另一类是高性能级，由各向异性中间沥青制造纤维。目前世界上工
13、业化生产高性能沥青基碳纤维长丝主要有三个公司，即美国的BPAmoco公司和日本的三菱化学产业（MCFP）、日本石墨纤维公司（NGF）。3. 聚丙烯腈基碳纤维聚丙烯腈基碳纤维为人造合成纤维，俗称人造羊毛。生产碳纤维不采用民用腈纶，而是采用特殊组分且性能优良的专用PAN基纤维。PAN原丝经一系列热处理后，由有机合成纤维转化为含碳量在92%以上的无机碳纤维。制取碳纤维的要点是细旦化、结晶化和均质化以及生产全过程的环境洁净化。碳纤维复合材料的发展和战略地位碳纤维的出现是材料史上的一次革命。碳纤维是目前世界首选的高性能材料，具有高强度、高模量、耐高温、抗疲劳、导电、质轻、易加工等多种优异性能，正逐步征服
14、和取代传统材料。现已广泛应用于航天、航空和军事领域。世界各国均把发展高性能碳纤维产业放在极其重要的位置。碳纤维除了在军事领域上的重要应用外，在民品的发展上有着更加广阔的空间，并已经开始深入到国计民生的各个领域。在机械电子、建筑材料、文体、化工、医疗等各个领域碳纤维有着无可比拟的应用优势。碳纤维是50年代初应火箭、宇航及航空等尖端科学技术的需要而产生的。80年代初期，高性能及超高性能的碳纤维相继出现，这在技术上是又一次飞跃，同时也标志着碳纤维的研究和生产已进入一个高级阶段。经过二十多年的发展，碳纤维及其复合材料已从初创期转入增长发展期，其工业地位已基本确立，美、日、英、法、德等国的碳纤维产量已经
15、占世界产量的绝大部分，并已逐步形成垄断优势。我国对碳纤维的研究由于起步较晚，技术力量薄弱，虽然碳纤维及其复合材料在我国已被纳入国家“863和”“973”计划，但总体情况不尽理想，我国仍不具备成熟的碳纤维工业化生产技术，国防和民用碳纤维产品基本依赖进口。二、碳纤维复合材料的性能和用途碳纤维主要是由碳元素组成的一种特种纤维，是由含碳量较高、在热处理过程中不熔融的人造化学纤维经热稳定氧化处理、碳化处理及石墨化等工艺制成的。由有机母体纤维（例如粘胶丝、聚丙烯腈或沥青）采用高温分解法在10003000度高温的惰性气体下制成的。其结果是除碳以外的所有元素都予以去除。碳纤维呈黑色，坚硬，具有强度高、重量轻等
16、特点，是一种力学性能优异的新材料，它的比重不到钢的1/4，碳纤维树脂复合材料抗拉强度一般都在3500Mpa以上，是钢的79倍，抗拉弹性模量为2300043000Mpa亦高于钢。因此CFRP的比强度即材料的强度与其密度之比可达到2000Mpa/（g/cm3）以上，而A3钢的比强度仅为59Mpa/（g/cm3）左右，其比模量也比钢高。材料的比强度愈高，自重愈小，比模量愈高，则构件的刚度愈大，从这个意义上已预示了碳纤维在工程的广阔应用前景，综观多种新兴的复合材料（如高分子复合材料、金属基复合材料、陶瓷基复合材料）的优异性能，不少人预料，人类在材料应用上正从钢铁时代进入到一个复合材料广泛应用的时代。其含碳量随种类不同而异，一般在90%以上。碳纤维具有一般碳素材料的特性，如耐高温、耐磨擦、导电、导热及耐腐蚀等，但与一般碳素材料不同的是，其外形有显著的各向异性、柔软、可加工性好，沿纤维轴方向表现出
