發布時間:2020-10-10
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碳纖維是由有機纖維經過一系列熱處理轉化而成,含碳量高于90%的無機高性能纖維,是一種力學性能優異的新材料,具有碳材料的固有本性特征,又兼備紡織纖維的柔軟可加工性,是新一代增強纖維。在復合材料大家族中,纖維增強材料一直是人們關注的焦點。自玻璃纖維與有機樹脂復合的玻璃鋼問世以來,碳纖維、陶瓷纖維以及硼纖維增強的復合材料相繼研制成功,性能不斷得到改進,使其復合材料領域呈現出一派勃勃生機。鑫材泰克小編繼續給大家介紹碳纖維及其碳纖維復合材料發展歷史:
現代碳纖維工業化的路線是前驅纖維炭化工藝法,所用3種原料纖維的組成、碳含量等。
制造碳纖維用的原纖維名 稱化學組分碳含量/%碳纖維收率/%黏膠纖維(C6H10O5)n4521~35聚丙烯腈纖維(C3H3N)n6840~55瀝青纖維C,H9580~90
采用這3種原纖維制造炭纖維的流程都包括:穩定化處理(在200~400℃空氣,或用耐燃試劑等化學處理),碳化(400~1400℃,氮氣)和石墨化(1800℃以上,氬氣氣氛下)。為了提高炭纖維與復合材料基質的粘接性能需進行表面處理、上漿、干燥等工序。
另一種制造碳纖維的方法是氣相生長法。將甲烷與氫的混合氣體在催化劑的存在下,于1000℃高溫下反應,可制得不連續的短切碳纖維,長度可達50 cm。其結構不同于聚丙烯腈基或瀝青基碳纖維,易石墨化,力學性能良好,導電性高,易形成層間化合物。
現在碳纖維的主要產品有聚丙烯腈基,瀝青基及黏膠基3大類,每一類產品又因原纖維種類、工藝及碳纖維性能等不同,又分成許多品種?!疤祭w維”一詞實際上是多種碳纖維的總稱,因此分類及命名就十分重要。
20世紀70年代末期,國際理論與應用化學聯合會(IUPAC)曾對炭纖維的分類和命名作了規定。首先用PAN(聚丙烯腈),MP(中間相瀝青)及VS(黏膠)表示碳纖維的類別,再以小寫英文字母表示熱處理溫度如lht(表示熱處理溫度,低于1400℃),hht(熱處理溫度在2000℃以上),然后再加上表示性能的符號(如HT表示高強、HM高模、SHT超高強、HTHS高強高應變、IM中模及UHM超高模等)。同時指出,聚丙烯腈基,黏膠基及普通型瀝青基碳纖維均屬難石墨化的聚合物炭,而中間相瀝青基炭纖維及氣相生長的碳纖維是易石墨化碳。
在第三次國際碳纖維會議上(1985年,倫敦)。曾建議按力學性能將碳纖維分成下列5級。
超高模量級(UHM): 模量在395 GPa以上;高模量級(HM): 模量在310~395 GPa間;
中模量級(IM): 模量在255~310 GPa間;超高強度級(UHT): 強度在3.5 GPa以上
模量在255 GPa以下;高強度級(HT): 強度達3.5 GPa。
這兩種分級法都有不足之處?,F在高性能碳纖維產品分類由制造商自行標明:原纖維種類、單絲孔數、直徑、排列方式(如平行、纏結、加捻等),有無表面處理(及其種類),有無上漿(及漿劑種類)等。一些重要的高性能商品名稱及性能,可見聚丙烯腈基炭纖維和瀝青基炭纖維。
20世紀90年代初,高性能及超高性能炭纖維已問世,預料今后工作將致力于完善工藝、擴大生產、降低成本和開發應用。一些特種碳纖維,如抗氧化碳纖維(以提高復合材料的使用溫度)、低纖度碳纖維(做0.035 mm超薄型預浸帶用)、高導熱低電阻碳纖維(以滿足屏蔽電磁、射頻干擾用,并可散發多余的熱能)、低熱膨脹系數碳纖維(供衛星天線系統、反射鏡等用),中空碳纖維(用于飛機制造工業,提高復合材料的沖擊韌性,核反應堆中的高溫過濾介質,分離生物分子血清和血漿用的介質)和活性碳纖維,隨著科學及工程的發展會有很大發展。氣相生長碳纖維近期內在穩定工藝 ,連續化生產方面會有明顯進展,工業化生產的日期預料不會太遠。
鑫材泰克(天津)復合材料有限公司是從事先進復合材料制件研制及生產的企業。主要產品碳纖維及其它先進復合材料制品:DR床板、CT床板、探測器面板、其他復合材料產品。產品主要面向航空、航天、醫療、交通、體育等行業。公司的誠信、實力和產品質量獲得客戶的高度認可。公司在不斷發展壯大的過程中,希望能不斷吸納更多的世界各地人才加盟到我們這個大家庭,共同努力,共創雙贏目標。