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碳纤维水泥基复合材料电性能的若干研究

放大字体??缩小字体 发布日期:2016-02-26??来源:中国官方ag游戏|HOME网??作者:[db:作者]??浏览次数:1782
核心提示:  碳纤维水泥基复合材料电性能的若干研究杨元霞,刘宝举(中南大学土木建筑学院,湖南长沙410075)材料导电性的影响。结果表明,采用振动压制成型工艺且碳纤维长度为10mm时,可以较小的纤维掺量(0.5

  碳纤维水泥基复合材料电性能的若干研究杨元霞,刘宝举(中南大学土木建筑学院,湖南长沙410075)材料导电性的影响。结果表明,采用振动压制成型工艺且碳纤维长度为10mm时,可以较小的纤维掺量(0.5%)使复合材料获得较强的导电性。

  目前,碳纤维水泥基复合材料的优点己广为人知,这种材料的导电性尤其引起人们极大的兴趣。碳纤维掺入量的改变,可以在很大范围内调节复合材料的导电性,而且由于碳纤维掺量一般较小(0.5%“左右),所制得的导电复合材料成本较低,同时,水泥基体的力学性能也得到提高,故CFCC(carbonfibercementcomposite)在土建工程、电热电器、电力工业以及工业防静电等领域都将有极广阔的应用前景。

  近年来,国内外己有一些学者就水泥基材料的电性能进行研究,并取得了一定的成果。但复合材料电性能的影响因素较多,同时,CFCC中碳纤维分散性问题也是有待解决的一个关键环节,因此,本文在解决了碳纤维的少断折、均匀分散等问题且完善了制备工艺的前提下,研究了碳纤维长度与掺量、水灰比、龄期及成型工艺等因素对CFCC导电性的影响,并最终使CFCC的导电性在较小纤维掺量下有了更大的提高,这在提高纤维利用率、降低CFCC成本方面具有重要意义,同时也可促进CFCC更广泛的应用。

  1)文中涉及到的碳纤维掺量均为质量分数。

  1原材料及试验方法1.1原材料水泥为荆门水泥厂生产的525低热水泥;碳纤维为上海碳素厂生产的PAN基碳纤维,单丝直750kg/m3;石墨布为上海碳素厂生产的丙腈石墨布,厚度0.20 ~380g/m2;纤维分散剂MKC和环氧树脂导电胶均为自配。纤维分散剂的主要成分为纤维素和氧化乙烯烷基醚,导电胶主要成分为环氧树脂和石墨。

  1.2试样制备先将纤维分散剂等外加剂溶于水中,投入剪成一定长度的碳纤维,借助N-160A净浆搅拌机,将短碳纤维均匀分散,再边徐徐加入水泥,边搅拌2min,最后振动成型40mmX立方体试块,其中某些试块同时在垂直于成型面的一对平行侧面上埋置石墨布电极。试件静置1d后脱模,在实验室条件下静水养护至一定龄期后,取出洗净、晾干。

  1.3电阻率测试体积电阻率测试是利用成型时埋入的电极或养护后以导电胶外贴的电极,以低压直流法测试试件一对平行侧面间的电压和电流值(即后文中的P方向)然后求出该试件的体积电阻率。

  1.4试验说明⑴试验中除特别说明外,均按上述方法以预埋电极测28d龄期试件电阻率;(2)MKC起着稠、吸附、分散的作用:即大液相密度,减弱纤维的沉降趋势;吸附于碳纤维表面,使碳纤维能更好地被水润湿,呈单丝态分散;在碳纤维表面形成一层溶剂化水膜,阻止其重新集结成团、束。

  2试验结果及分析2.1碳纤维长度与掺量对CFCC导电性的影响笔者研究了碳纤维长度与掺量对CFCC导电性的影响。由于碳纤维脆性大,横向受剪切时极易断折,因而一般的短碳纤维即使在搅拌前也有一个长度分布范围,振动有使碳纤维呈二维分布的趋势,即纤维倾向于沿与振动台平面平行的方向分布。

  3结论CFCC具有良好的导电性。在水灰比、碳纤维掺量及成型工艺条件一定的情况下,碳纤维长度大,CFCC导电性强,但若纤维过长,则易成团、束状,难于分散均匀,从而使碳纤维的利用率降低。所以,一般碳纤维长度不宜超过10mm.随碳纤维掺量的加,CFCC试件电阻率降低,且受龄期的影响减小。适宜的碳纤维掺量为采用适宜的水灰比和压制成型工艺,可以在碳纤维掺量为0.5%的较低值下,使CFCC的电

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