1. 如何添加碳纤维短纤维增强塑料

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、比耐热钢还耐高温、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。

目前，人们还不能直接用碳或石墨来抽成碳纤维，只能采用一些含碳的有机纤维（如尼龙丝、腈纶丝、人造丝等）做原料，将有机纤维跟塑料树脂结合在一起，放在稀有气体的气氛中，在一定压强下强热炭化而成

碳纤维是纤维状的碳材料，其化学组成中含碳量在90%以上。

由于碳的单质在高温下不能熔化（在3800K以上升华），而在各种溶剂中都不溶解，所以迄今无法用碳的单质来制碳纤维。

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，以使其在高温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。

2. 碳纤维增强混凝土是怎样的建筑材料呢

碳纤维增强混凝土是以碳纤维作为增强材料的纤维增强混凝土。

一般用碳纤维与水泥预先混合组成干燥的水泥与碳纤维混合物——碳纤维预混水泥并以袋装销售，使用时与砂、小石子、水等在全方位拌和机中混匀而成。它可在现场浇筑或制成型材，现代化大量制造时在180℃、10个大气压下高压养护5h，即可硬化。

具有优异的抗拉性能和很高的弹性模量值：采用聚丙烯腈碳纤维时可较普通混凝土提高10倍，而以价廉的沥青基碳纤维时可提高1倍；较普通混凝土的靭性有明显提高，其耐碱性和化学稳定性也较钢筋混凝土好。按纤维长短可分多种规格，短切碳纤维增强的混凝土主要用于屋面、外墙、内墙、地面，长纤维者已在承重构件方面试用。

用以制作幕墙可作为高层建筑的外墙装修材料。此种材料在国外发展甚快。

3. 提高碳纤维性能的主要措施有哪些

一种增强碳纤维的方法，采用改进电雾化沉积法将石墨烯植入于碳纤维的表面结构缺陷进而增加其强度，包 括：1）将预氧化、炭化后的碳纤维束传送至高压电晕放电区在-5~-30kV高压电下进行电晕放电处理，行进速度5~30m/h，使碳纤维表面结构缺陷中 带上一定量的负电荷；2）将石墨烯与有机溶剂配制成均一稳定悬浮液，石墨烯取自功能化单层石墨烯和/或功能化多层石墨烯的一种，溶剂为二甲基乙酰胺、二甲 基甲酰胺、四氢呋喃或乙醇有机溶剂中的一种；3）石墨烯悬浮液施加20~50kV的正极静电，带电碳纤维束平展且接地构成悬浮液接受体，遂通过电雾化沉积 将石墨烯植入碳纤维表面结构缺陷内，以碳纤维与石墨烯的重量比计，沉积量控制为1000∶（0.1~4）;4）经石墨烯雾化沉积后碳纤维束在 300~1600℃惰性气体氩气气氛下进行热处理。

碳纤维抗拉强度可提高140%以上。

4. 碳纤维如何加固桥梁

一、加固桥梁概况 某桥梁建于上世纪七十年代，设计荷载是汽15T、挂80T，主跨是50m的双曲拱桥，边跨是17.6m肋扳拱。

该桥处于城市主干道上，由于超载和雨水的剥蚀，各跨拱肋及其上立柱、纵梁均出现裂缝钢筋锈蚀现象。经鉴定，需进行加固，其中主、边跨的立柱采用粘贴300g/㎡碳纤维布加固。

粘贴面积420㎡。二、碳纤维增强复合材料加固工艺 碳纤维增强复合材料加固修补钢筋砼结构，是我国近年来发展的一种高效外部加固方法。

其做法是使用改性环氧树脂类结构胶粘剂，将聚丙烯腈基（PAN基）单向高强型碳纤维布，在施工现场采取手糊办法，粘贴于被加固的钢筋砼构件表面，形成碳纤维布增强复合片材并能与钢筋砼构件共同受力，从而提高构件的承载能力。碳纤维布是增强材料承受荷载，树脂是基体材料，起固定碳纤维和传递荷载的作用。

三、碳纤维增强复合材料加固方法的特点。3.1补强物轻而薄 常用的200g/㎡碳纤维布厚0.111㎜，300g/㎡的碳纤维布厚0.167㎜。

每平方米的耗胶量约1㎏，粘结一层的厚度仅1㎜，几乎不增加原构件的截面尺寸和重量，基本保持了结构原状。3.2适用于复杂部位 由于碳纤维布具有可裁可粘的柔软性，因此适用各种形状结构部位的加固，并能粘合服贴。

3.3施工简便快捷、工效高，施工质量易于保证 施工现场干作业，设备简便，不使用大型机械设备，不占用较多施工场地，因此，施工简单、工期短、工效高，高强、高效一举两得。3.4抗酸碱类介质的腐蚀，具有良好的耐久性。

国家工业建筑诊断与改造工程技术研究中心的大量试验研究证明，碳纤维布抗酸碱类介质的腐蚀，具有良好的耐久性。3.5可提高加固构件的延性 碳纤维增强复合材料不但可加固补强，并可提高加固构件的刚度和延性。

3.6固化养生期短，对环境干扰影响小 初期固化需1d，完全硬化大约一周。四、碳纤维增强复合材料相关标准及规范 近年来，国家先后制定了以下标准与规范：4.1碳纤维片材加固混凝土结构技术规程CECS146:20034.2结构加固修复用碳纤维片材产品标准4.3结构加固修复用碳纤维粘贴树脂产品标准4.4混凝土结构加固设计规范GB50367-2006 五、拱上立柱粘贴碳纤维布的施工5.1施工工艺5.1.1搭设脚手架，粘贴部位放线标注。

5.1.2粘贴面打磨去除碳化层至新鲜界面，锈蚀的钢筋除锈。5.1.3粘贴界面清理与修补，清理干净保持干燥。

5.1.4涂刷底层树脂。5.1.5涂刷浸渍树脂粘贴碳纤维布。

5.1.6末层碳纤维布表面涂刷浸渍树脂。5.1.7树脂固化后，检测合格进行表面保护层涂装。

5.2施工设备5.2.1表面清理用的手动砂轮机、电控箱。5.2.2计量用的电子台称与天平。

5.2.3裁剪用的卷尺、钢直尺、剪刀、美工刀。5.2.4涂胶用的滚筒式毛刷及脱泡滚筒。

5.2.5防护用的手套、口罩、眼镜。5.3主要施工操作5.3.1粘贴面的清理与修补 粘贴面打磨平整（平整度≤1㎜）去掉碳化层露出新鲜面，锈蚀的钢筋人工除锈，砼劣化剥落掉的部位使用环氧砂浆修补平整，柱角进行园化打磨处理，半径大于25㎜，粘贴面使用压缩空气抹去浮尘，再用丙酮或无水酒精擦拭表面，也可使用清水冲洗，但应使粘贴面充分干燥后，方可涂底层胶。

5.3.2涂刷底层树脂 采用滚筒刷均匀涂抹，使其浸透到砼表面，强化砼表面强度，提高浸渍树脂与基层的粘结力，并使砼与纤维之间的粘结性提高，以提高粘贴质量，并可靠传递砼与片材之间的剪力，宜在底层树脂表面指触干燥后尽快进行下道工序。5.3.3涂刷浸渍树脂粘贴碳纤维布 将浸渍树脂均匀涂抹于粘贴部位，碳纤维布用手轻压贴于需粘贴的位置，采用专用的滚筒顺纤维方向多次滚压，挤除气泡，不要往复滚动，以免损伤碳纤维布。

浸渍树脂要将碳纤维布浸透，贴好一层放置数小时，以达到脱泡浸润的效果。施工环境要求气温不要低于5℃、湿度≤85%，雨天最好不要施工，碳纤维布的搭接长度不小于150㎜。

5.3.4表面防护层涂装 树脂胶固化后，经检验合格，方可进行表面防护层的涂装。碳纤维增强复合材料不耐紫外线强光的照射，为避免阳光照射，并免遭人为挫伤，要做好表面防护工作。

涂装层与碳纤维之间要粘接牢固，本工程采用107胶水泥砂浆抹面，使其外表面颜色基本一致。六、安全操作要求6.1碳纤维片材为导电材料，要远离电源及电气设备，防止人身触电事故发生。

6.2胶粘树脂要远离火源及高温，避免阳光的直接照射引起火灾。6.3施工现场通风良好，操作工人做好手、眼、口、鼻的劳动保护工作。

七、质量检验7.1目视检查 碳纤维不能空鼓、缺脂和有皱纹产生，大面积空鼓需切除，重新粘贴，小面积空鼓用针管注胶法补救。7.2现场随机抽样做正拉粘接强度检测 现场粘结试件正拉粘结强度大于2.5Mp为合格。

八、结论 碳纤维增强复合材料特别适合公路桥梁的加固，加固期间影响桥梁正常营运时间短。工艺简便利于高空作业，在当前大量的改造加固工程中具有广阔的前景。

5. 碳纤维增强塑料具有什么特点呢

碳纤维增强塑料是以碳纤维及其制品与合成树脂制成的纤维增强塑料。

常用的热固性树脂有环氧、酚醛和不饱和聚酯树脂；热塑性树脂有尼龙、聚碳酸酯、聚苯硫醚等。生产工艺同玻璃纤维增强塑料。

特点是相对密度小，强度和弹性模量高，耐疲劳性好；线膨胀系数和低温热导率小；具有导电性，非磁性，电波屏蔽性；X射线透过性高，摩擦系数小，耐磨损性好，耐腐蚀性好；其性能和选用树脂关系极大。缺点是断裂延伸小，耐冲击性低，能产生电腐蚀，价格贵。

主要用于宇航、航空工业以及制作体育运动 器材、人造骨等。在建筑工业中很少单独使用，但与玻璃纤维混杂后制成的混杂纤维增强塑料，可用于建筑结构件、承载板材和桥梁构件等。