碳纖維的生產(chǎn)與應(yīng)用

1、碳纖維的生產(chǎn)與應(yīng)用,2,碳纖維,碳纖維是由有機(jī)纖維經(jīng)一系列熱處理方法轉(zhuǎn)化而成的含碳量在90%以上的高性能纖維材料。它屬于無機(jī)非金屬纖維材料范疇，但又與一般的無機(jī)材料有所不同。,3,特點(diǎn),優(yōu)點(diǎn)：碳纖維有如下的優(yōu)良特性：① 比重輕、密度小；② 超高強(qiáng)力與模量；③ 纖維細(xì)而柔軟；④ 耐磨、耐疲勞、減振吸能等物理機(jī)械性能優(yōu)異；⑤ 耐酸、堿和鹽腐蝕，可形成多孔、表面活性、吸附性強(qiáng)的活性碳纖維；⑥ 熱膨脹系數(shù)小，導(dǎo)熱率高，不出現(xiàn)蓄能和過熱；高溫下尺

2、寸穩(wěn)定性好，不燃，熱分解溫度800℃，極限氧指數(shù)55；⑦ 導(dǎo)電性、X射線透過性及電磁波遮蔽性良好；⑧ 具有潤滑性，不沾潤在熔融金屬中，可使其復(fù)合材料磨損率降低；⑨ 生物相容性好，生理適應(yīng)性強(qiáng)。缺點(diǎn)：性脆、高溫抗氧化性差,4,,根據(jù)制備碳纖維的原料，可將它分成：以粘膠纖維為原料的粘膠基碳纖維以聚丙烯腈纖維為原料的聚丙烯腈基碳纖維以瀝青為原料的瀝青基碳纖維以酚醛樹脂為原料的酚醛樹脂基碳纖維無論用何種原絲纖維來制造碳纖維，都要經(jīng)過

3、以下幾個(gè)階段階段：拉絲→牽伸→穩(wěn)定→碳化（→石墨化）,5,制造方法,根據(jù)碳纖維的原料不同，其具體的制造方法也不同以聚丙烯腈基碳纖維為例（用作碳纖維的聚丙烯腈纖維與民用的同名纖維不同，為了促進(jìn)預(yù)氧化和環(huán)化交聯(lián)反應(yīng)的實(shí)施，用作碳纖維基的聚丙烯腈纖維中還應(yīng)含有丙烯醛、甲基丙烯酸、羥乙基丙酸烯腈、甲基乙基酮等共聚物，同時(shí)聚丙烯腈的相對(duì)分子質(zhì)量也應(yīng)比民用聚丙烯腈略高，約8~10萬）,6,,首先將此種聚丙烯腈纖維(亦稱PAN原絲)送入氧化爐中，在

4、空氣環(huán)境下緩慢加熱至200~300℃實(shí)施預(yù)氧化處理成為預(yù)氧化絲然后在惰性氣體的保護(hù)下將預(yù)氧化絲置于800~1500℃條件下進(jìn)行碳化反應(yīng),7,性能,輕質(zhì)高強(qiáng)，其比重為鐵的四分之一，比強(qiáng)度為鐵的10倍，尤其是高彈模量碳纖維，其抗拉強(qiáng)度比鋼材大68倍，彈性模量比鋼材大1．8～2．6倍。化學(xué)性能非常穩(wěn)定，耐高溫和低溫以及耐腐蝕性高，在600℃高溫下其性能保持不變，在-180℃低溫下仍很柔韌，不與惡劣環(huán)境下酸、堿、鹽發(fā)生腐蝕性反應(yīng)?？杉庸ば?/p>

5、能好。例如，由于碳纖維布質(zhì)輕又可折可彎，可適應(yīng)不同構(gòu)件形狀，成型很方便，可根據(jù)受力需要粘貼若干層，而且施工時(shí)不需要大型設(shè)備，也不需要采用臨時(shí)固定，對(duì)原結(jié)構(gòu)無新的損傷。此外，碳纖維的其他特性還包括高強(qiáng)度的X射線穿透性、較高的抗熱、導(dǎo)電性及抗磨蝕性能等。,8,應(yīng)用,1、宇航工業(yè) 用作導(dǎo)彈防熱及結(jié)構(gòu)材料如火箭噴管、鼻錐、大面積防熱層；衛(wèi)星構(gòu)架、天線、太陽能底板、衛(wèi)星-火箭結(jié)合部件；航天飛機(jī)機(jī)翼前緣和艙門等制件；哈勃太空望遠(yuǎn)鏡的測量構(gòu)架，太

6、陽能電池板和無線電天線,9,2、航空工業(yè)用作主承力結(jié)構(gòu)材料，如主翼、尾翼和機(jī)體；次承力構(gòu)件，如方向舵、起落架、副翼、擾流板、發(fā)動(dòng)機(jī)艙、整流罩及座板等，此外還有C/C剎車片。,,10,3、交通運(yùn)輸 用作汽車傳動(dòng)軸、板簧、構(gòu)架和剎車片等制件；船舶和海洋工程用作制造漁船、魚雷快艇、快艇和巡邏艇，以及賽艇的桅桿、航桿、殼體及劃水漿；海底電纜、潛水艇、雷達(dá)罩、深海油田的升降器和管道。,,11,運(yùn)動(dòng)器材 用作網(wǎng)球、羽毛球、和壁球拍及桿