碳纤维絮状物对电器设备的危害以及预防性维护

碳纤维絮状物对电器设备的危害以及预防性维护

王延锐  刘峰

青岛四方机车车辆股份有限公司  山东青岛  266109

摘要：碳纤维因其优良的性能被广泛运用于各行各业中。简述了碳纤维的发展现状，碳纤维种类、生产方式以及碳纤维表面处理工艺。PAN基碳纤维和沥青基碳纤维是生产最多和使用最多的碳纤维，在碳纤维生产过程中会进行上浆处理，以减少机械摩擦引起的毛丝和单丝断裂现象，使碳纤维使用性能更好。碳纤维；PAN基碳纤维；沥青基碳纤维；上浆处理

碳纤维是将聚丙烯晴、沥青等有机纤维在1 000～3 000℃高温的惰性环境中，分解碳化成无机高分子纤维，其含碳量在90%以上，是国际认可的现代高科技领域典型新材料的代表。碳纤维具有超高导电能力、抗腐蚀、耐磨损、耐高温、质量轻的优异性能，在2 000℃高温的惰性环境下能保持强度不发生变化的材料，被广泛地运用到航空航天、汽车风电、医用设备、建筑补强以及石油化工等各个领域。碳纤维的推广进一步推动着全球经济以及工业文明的快速发展，尤其是碳纤维在军事领域中的运用，利用碳纤维制造出了性能更好的军工装备，增强国防实力。但在运用加工的过程中也出现絮状物粉尘，对机器会造成一定的损伤，本文介绍碳纤维以及碳纤维絮状物对机器损伤的危害及措施。

关键词：碳纤维现状  碳纤维絮状物危害  防护措施

一、碳纤维发展现状

碳纤维在国外的发展较为迅速，其中以日本东丽、德国SGL、三菱丽阳、台塑集团以及日本帝人为主，这些集团掌握了碳纤维研发生产的关键技术，实现了碳纤维制造的规模化生产，碳纤维总产量更是占全球市场份额60%，成为碳纤维制造生产和对外输出的主要供应商。因碳纤维优异的性能，许多国家开始对碳纤维生产技术的自主研发，但因未掌握制造的关键，加上碳纤维发展快速国家对技术的严格保密，使这些国家在研发碳纤维的进程上发展缓慢。

我国碳纤维的研究始于二十世纪六十年代，因受当时经济条件及设备的影响，碳纤维研发进展不大。改革开放后，国家整体的经济水平得到提升，加大了对碳纤维的财政支持，2010年我国碳纤维的产能7 071t，为我国实现碳纤维工业化生产奠定了基础，初步实现碳纤维的国产化，2008年我国将碳纤维列入化纤行业重点扶持项目，随后完成了“十一五”规划中碳纤维T300生产线，在“十三五”规划中制定了完成碳纤维T700以上百吨生产线的目标，指定了我国碳纤维发展方向及目标

二、碳纤维的作用领域

因碳纤维优异的性能，被广泛用于各个领域，包括生活休闲、工业、交通和军事等方面。如：碳纤维材料质量轻，在生活中常被用于制造羽毛球拍、自行车、滑雪板以及游艇等。在工业上，碳纤维常被用于混凝土结构补强、飞机制造、风力发电以及汽车制造。碳纤维作为一种新型的建筑加固材料，因其耐腐蚀、高模量和易加工性，被广泛的用于结构补强中，提高混凝土承载能力和抗弯能力，减少地震带来的危害。

利用碳纤维材料生产的自行车，尺寸稳定性高，塑性变形小，回弹性好，自行车的质量轻，流线型设计使骑行过程阻力小，速度更快[7]。同时，因质量轻性能好，也被用作飞机制造材料，在减轻质量的同时，节能减排，降低成本。据统计，已有70%～80%的直升飞机和商务飞机使用了碳纤维复合材料。

三、碳纤维对电器设备的危害

1. 会导致静电积累

因为碳纤维存在良好的异电性，因此碳纤维粉尘作为导电粉尘对电气设备的迫害极大。碳纤维粉尘会进人到防尘等级较低的电气设备内部，使电气元件短路，破坏电气设备。同时对电气设备的绝缘起破坏作用。并进一步降落其绝缘电阻。使电气设备的外壳、机座、机罩等金属部件带上危险的电压。并由此酿成触电事变。另外，碳纤维诚然是无毒资料，但粉尘接触到人体可能会引起皮肤红肿过敏。过敏体质的人群不适合从事此工作。
为避免迫害的产生，确保保险，须要最好各种防护办法，首先，所有进入现场的人员都要调换鞋、衣、帽，穿上防护服、戴上护目镜跟口罩，而后，要按期扫除，保障室内宁静整洁，不灰尘杂质，易导电的器具最好不要放在碳纤维加工室内。碳纤维复合材料经过一系列热处理转化而成，含碳量高于90%的无机高性能纤维，是一种力学性能优异的新材料，具有碳材料的固有本性特征，又兼备纺织纤维的柔软可加工性，是新一代增强纤维。 

2. 导致短路或火灾

碳纤维具有较好的导电性能，在碳纤维积累的电荷达到一定程度时，可能会导致电路短路、电火花或电弧，甚至引起火灾。

3. 难以检测

碳纤维是一种黑色材料，很难通过肉眼或常规检测手段进行检测。因此，在电器设备内部存在碳纤维时，很难发现。

四、如何预防碳纤维带来的危害

1. 使用防静电手套

在处理碳纤维时，应该戴上防静电手套，避免碳纤维的静电积累。防静电手套可起到有效的防护作用，对碳纤维絮状物起到阻断作用。

2. 加强工作环境湿度

在碳纤维工作区域增加空气湿度，可以有效减少静电积累。

3. 加强对电器的检测

在电器设备生产过程中，应加强对电器内部的碳纤维等材料检测，避免存在碳纤维等电气危险物质。

4. 如何预防火灾

碳纤维布在耐高温方面还是可圈可点的。这种材料在航空航天领域以及体育甚至工业领域都有着比较好的应用，它本身就是在高温的条件下，经过一些特殊的工艺制作而成的，具备很强的抗高温能力。一般情况下，即使是1000度的高温它也可以承受。

不过需要注意的一点是，碳纤维布在实际使用的过程当中往往会和碳纤维胶配套使用，而后者本身虽然具备一定的阻燃性，但是突破燃点之后，如果遇到火源就会发生燃烧，所以粘贴之后的碳纤维布其实是不能够作为防火材料使用的，这一点大家需要明确。那么可能有朋友要问了，那这种情况下如何做好粘贴后碳纤维布的防火工作呢？一般来说，可以在外层给它贴上一层水泥砂浆，或者涂上一些专用的防火涂料来形成一个防火的屏障，保障碳纤维布的正常工作。

如果是利用水泥砂浆来保护碳纤维布的话，需要注意一点，就是在完全固化之前，需要在上面撒上一层均匀的石英砂，这样效果会更能够得到保障。

五、总结

碳纤维性能优异，随着经济的快速发展，应用范围不断扩大，需求量不断增长。我国应大力发展碳纤维行业，研发出强度更高、模量更大的碳纤维，以满足各行业对碳纤维的需求，同时，升级设备，增加设备数量，建立更多碳纤维生产线，以缓解我国碳纤维依靠进口的现状。

尽管碳纤维具有很多优点，但在电器设备等领域具有很大的安全隐患。因此，在使用碳纤维前，必须加强预防措施，避免出现不必要的安全事故。

参考文献

1] 李建利，张新元，张元，等.碳纤维的发展现状及开发应用[J].成都纺织高等专科学校学报，2016，33（2）：158.

[2] 黄泽翠，代君.碳纤维市场现状和前景分析[J].精细与专用化学品，2016，24（6）：13.

[3] 谢丰远，冯小录.有关碳纤维发展现状及市场的分析和探究[J].民营科技，2016，（11）：88.

[4] 孙敏.碳纤维技术发展及应用分析[J].煤炭加工与综合利用，2014，（8）：17.

[5] 代志双，李敏，张佐光，等.碳纤维上浆剂的研究进展[J].航空制造技术，2012，20：95.

[6] 刘化虎，吴相升，宋会青.碳纤维用上浆剂研究进展[J].安徽化工，2016，42（2）：11.