[工學(xué)]第二章2碳纖維(參考版)
2025-04-16 23:55本頁面
【正文】 。 ? 碳纖維原料替代物的研究 ：造紙企業(yè)制漿過程中排出的廢料含有一種稱作 “ 木質(zhì)素 (lignin)”的物料，有望用作目前碳纖維原料的替代物。 (6)熱膨脹系數(shù)的各向異性：平行于纖維方向是負值；垂直于纖維方向是正值。 (4)碳纖維的應(yīng)力 應(yīng)變曲線為一直線，伸長較小，斷裂過程在瞬間完成，不產(chǎn)生屈服。 (2)在空氣中，當溫度高于 400℃ 時，碳纖維發(fā)生氧化反應(yīng)，CO2和 CO從纖維表面逸出。 一般碳纖維紗常用的 K值及相對應(yīng)的 tex值為 3K 相當于 219tex 6K 相當于 438tex 12K 相當于 876tex 五、碳纖維的性能 (1)碳纖維的化學(xué)性能與碳十分相似，在室溫下呈惰性。1K表示紗體中含有 1000根碳纖維單絲。 惰性氣體 惰性氣體 為使制得的碳纖維具有良好的力學(xué)性能以及有利于下一道工序的進行，通常在適當張力作用下對原絲實施短時間碳化處理。 再生纖維素纖維 粘膠纖維 穩(wěn)定化 400℃ 碳化 10001500℃ 石墨化 25003000℃ 表面處理 含碳量 90％以上的碳纖維。 ? 紡絲： 熔融紡絲法 ? 氧化處理： 安定化 ? 碳化處理： ? 石墨化處理 纖維素基碳纖維的制作過程 粘膠纖維為原絲。進一步提高纖維的模量。 黑色。碳含量 7595%， 10002022℃ ， 。 三、碳纖維的制造 2. 聚丙烯腈纖維加工碳纖維各階段的狀態(tài) ? 安定化 ： 200300℃ 產(chǎn)生黑化纖維，稱預(yù)備階段，保證纖維在碳化的高溫加熱過程中性能穩(wěn)定不被熔化，也稱氧化階段。 以 PAN作為原材料 ? 生產(chǎn)高性能碳纖維必須要有高性能原絲 : 共聚單體必須有利于預(yù)氧化過程的環(huán)化，即環(huán)化速度要快，而放熱要少； 要有利于氧化作用深入到 PAN纖維內(nèi)部； 由碳纖維的結(jié)構(gòu)推測原絲中的缺陷要少。 （ 5）對于瀝青基碳纖維，除初步制作過程與聚丙烯腈基碳纖維不同外，其余過程大致相同。 C (石墨化 )高溫處理后，碳纖維晶粒尺寸增加，且順著纖維晶核增加。在加熱期間除了碳素外，大部分的其它元素皆被除去，且碳晶沿著纖維長度順向排列。 ? 一般用：聚丙烯腈纖維、瀝青、粘膠等 原絲制造 聚 丙 烯 腈 纖 維 穩(wěn)定化 環(huán) 化 、 脫 氫 、 氧 化 碳化 在 惰 氣 中 加 熱 一 千 至 兩 千 度 表面處理 表 面 形 成 氫 氧 基 ， 或 涂 有 機 聚 合 物 石墨化 二 千 至 三 千 度 以 PAN（聚丙烯腈）作為原材料 三、碳纖維的制造 1. 工藝過程： ? 聚丙烯腈 預(yù)氧化 炭化處理 碳纖維 石墨化處理 石墨纖維 石油瀝青 蒸餾處理 熔融紡絲 預(yù)氧化 碳化處理 石墨化處理
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