碳纖維棒的化學(xué)類別和工藝簡(jiǎn)介

■碳纖維(Carbon?Fibre)是纖維狀的碳材料，及其化學(xué)組成中碳元素占總質(zhì)量的90%以上。碳纖維及其復(fù)合材料具有高比強(qiáng)度，高比模量，耐高溫，耐腐蝕，耐疲勞，抗蠕變，導(dǎo)電，傳熱，和熱膨脹系數(shù)小等一系列優(yōu)異性能，它們既可以作為結(jié)構(gòu)材料承載負(fù)荷，又可以作為功能材料發(fā)揮作用。因此，碳纖維及其復(fù)合材料近年來發(fā)展十分迅速。??一、碳纖維生產(chǎn)工藝?可以用來制取碳纖維的原料有許多種，按它的來源主要分為兩大類，一類是人造纖維，如粘膠絲，人造棉，木質(zhì)素纖維等，另一類是合成纖維，它們是從石油等自然資源中提純出來的原料，再經(jīng)過處理后紡成絲的，如腈綸纖維，瀝青纖維，聚丙烯腈(PAN)纖維等。?經(jīng)過多年的發(fā)展，目前只有粘膠(纖維素)基纖維、瀝青纖維和聚丙烯腈(PAN)纖維三種原料制備碳纖維工藝實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化。?

碳纖維棒的化學(xué)類別

1，粘膠(纖維素)基碳纖維棒?用粘膠基碳纖維增強(qiáng)的耐燒蝕材料，可以制造火箭、導(dǎo)彈和航天飛機(jī)的鼻錐及頭部的大面積燒蝕屏蔽材料、固體發(fā)動(dòng)機(jī)噴管等，是解決宇航和導(dǎo)彈技術(shù)的關(guān)鍵材料。粘膠基碳纖維還可做飛機(jī)剎車片、汽車剎車片、放射性同位素能源盒，也可增強(qiáng)樹脂做耐腐蝕泵體、葉片。

2，瀝青基碳纖維棒?1965年，日本群馬大學(xué)的大谷杉郎研制成功了瀝青基碳纖維。從此，瀝青成為生產(chǎn)碳纖維的新原料，是目前碳纖維領(lǐng)域中僅次于PAN基的第二大原料路線。大谷杉郎開始用聚氯乙稀(PVC)在惰性氣體保護(hù)下加熱到400℃，然后將所制PVC瀝青進(jìn)行熔融紡絲，之后在空氣中加熱到260℃進(jìn)行不熔化處理，即預(yù)氧化，再經(jīng)炭化等一系列后處理得到瀝青基碳纖維。?目前，熔紡瀝青多用煤焦油瀝青、石油瀝青或合成瀝青。

1970年，日本吳羽化學(xué)工業(yè)公司生產(chǎn)的通用級(jí)瀝青基碳纖維上市，至今該公司仍在規(guī)模化生產(chǎn)。1975年，美國聯(lián)合碳化物公司(Union?Carbide?Corporation)開始生產(chǎn)高性能中間相瀝青基碳纖維“Thornel-P”,年產(chǎn)量237t。

碳纖維的核心生產(chǎn)技術(shù)在日本和美國等發(fā)達(dá)國家被壟斷。由于國防工業(yè)，它一直對(duì)中國施加嚴(yán)格的技術(shù)封鎖。過去，碳纖維無法在國內(nèi)生產(chǎn)。通過國家政策的支持和國內(nèi)企業(yè)的努力發(fā)展，目前，國產(chǎn)碳纖維已經(jīng)能夠批量生產(chǎn)T800以下的碳絲，但產(chǎn)品質(zhì)量卻比日常生產(chǎn)差一些。T800產(chǎn)品只能在中國少量生產(chǎn)。T800以上及M系列無法在國內(nèi)生產(chǎn)。絲綢原料被壟斷甚至被禁止在國外銷售，因此價(jià)格相對(duì)較高。另外，用于生產(chǎn)碳纖維的材料相對(duì)昂貴并且工藝非常復(fù)雜，因此碳纖維生絲的價(jià)格并不便宜。目前，低端碳纖維可在國內(nèi)大量生產(chǎn)，并受到國外低成本產(chǎn)業(yè)的抑制。生絲的價(jià)格比以前便宜很多，但是高端碳纖維材料仍然是高價(jià)奢侈品。

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