单向碳纤维浸布是一种高性能复合材料,由连续碳纤维沿单一方向排列,并通过环氧树脂或其他热固性树脂浸渍固化而成。其最大特点是纤维方向上的力学性能显著优于其他方向,拉伸强度可达3000MPa以上,弹性模量超过230GPa,而密度仅为1.6g/cm³左右,具有极高的比强度和比模量。
在微观结构上,单向碳纤维浸布的碳纤维含量通常控制在60%-70%之间,树脂含量为30%-40%。这种配比既保证了纤维的连续性,又能使树脂充分浸润纤维束。纤维束的线密度一般在12K-24K之间,单丝直径约5-8微米。经过高温固化后形成的复合材料,其纤维与基体界面结合强度可达70MPa以上。
从力学性能来看,0°方向的拉伸强度是90°方向的20倍以上,表现出显著的各向异性。其热膨胀系数在纤维方向为负值(-0.5×10⁻⁶/℃),横向为正值(25×10⁻⁶/℃),这种特性在温度变化环境下会产生独特的内应力分布。此外,其导热系数在纤维方向可达50W/(m·K),而横向仅为1W/(m·K)左右。
施工工艺方面,单向碳纤维浸布通常采用真空袋压成型或热压罐成型。施工时需控制环境温度在15-30℃之间,相对湿度不超过70%www.khshxcl.com。铺层时相邻层的纤维方向夹角应不小于45°,以改善各向异性。固化温度曲线一般分为三个阶段:80℃保温1小时进行初步凝胶,120℃保温2小时完成主要固化反应,最后在180℃后固化4小时以获得最佳性能。
在应用过程中,需特别注意单向碳纤维浸布的铺层设计。通常采用对称铺层方式以避免翘曲变形,每层厚度约为0.125mm。对于重要承力部件,会在主要受力方向设置更多的铺层比例。胶接施工时,表面需进行喷砂处理达到Ra3.2以上的粗糙度,并使用专用结构胶黏剂,其剪切强度不应低于15MPa。






