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碳纤维到底是什么材料?
发布日期:2018-07-30  来源:全球纺织网  浏览次数:319
 
       碳纤维(carbon fiber,简称CF),是含炭量在95%以上的高强度高模量纤维。耐高温居所有化纤之首。用腈纶和粘胶纤维做原料,经高温氧化碳化而成。是制造航天航空等高技术器材的优良材料。

       由碳元素组成的一种特种纤维。具有耐高温、抗摩擦、导电、导热及耐腐蚀等特性 外形呈纤维状、柔软、可加工成各种织物,由于其石墨微晶结构沿纤维轴择优取向,因此沿纤维轴方向有很高的强度和模量。炭纤维的密度小,因此比强度和比模量高。炭纤维的主要用途是作为增强材料与树脂、金属、陶瓷及炭等复合,制造先进复合材料。炭纤维增强环氧树脂复合材料,其比强度及比模量在现有工程材料中是最高的。

      工艺:现代炭纤维工业化的路线是前驱纤维炭化工艺法,所用3种原料纤维的组成、碳含量等见表。
制造炭纤维用的原纤维名 称化学组分碳含量/%炭纤维收率/%黏胶纤维(C6H10O5)n4521~35聚丙烯腈纤维(C3H3N)n6840~55沥青纤维C,H9580~90
采用这3种原纤维制造炭纤维的流程都包括:稳定化处理(在200~400℃空气,或用耐燃试剂等化学处理),炭化(400~1400℃,氮气)和石墨化(1800℃以上,氩气气氛下)。为了提高炭纤维与复合材料基质的粘接性能需进行表面处理、上浆、干燥等工序。
另一种制造炭纤维的方法是气相生长法。将甲烷与氢的混合气体在催化剂的存在下,于1000℃高温下反应,可制得不连续的短切炭纤维,最大长度可达50 cm。其结构不同于聚丙烯腈基或沥青基炭纤维,易石墨化,力学性能良好,导电性高,易形成层间化合物。

 
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