碳纖維電熱管的培訓(xùn)材料-在線瀏覽
2024-11-07 21:32本頁面
【正文】 、美公司手中。二是民用聚丙烯腈絲的價格的 25％，而通常原絲價格約占制備碳纖維的性 能價格比遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于 CT型碳纖維。其中日本三大集團(tuán)占世界生產(chǎn)能力的 75％。 現(xiàn)在 PAN基碳纖維在國外獲得應(yīng)用的主要領(lǐng)域有：航空航天工 4 業(yè)，地面交通工具，如汽車、賽氣、快速列車等，造船工業(yè)、碼頭和海上設(shè)施，體育用品與休閑用品 ，電子產(chǎn)品，基礎(chǔ)設(shè)施以及造紙、紡織、醫(yī)療器械、化工、冶金、石油、機(jī)械工業(yè)等領(lǐng)域，要求零部件在高強(qiáng)度、高剛度、重量輕、耐高溫、耐腐蝕等環(huán)境下工作。世界上第一盞電燈的燈絲就是用愛迪生制造出的炭絲。從此 ，炭絲的研制工 作停頓下來，無人問津。 本世紀(jì) 50年代初，隨著冷戰(zhàn)和新一輪軍備競賽開始，航天航空和軍事工業(yè)等尖端技術(shù)得到 迅猛發(fā)展，人們尋求具有高比強(qiáng)度、高比模量和耐燒蝕等特性的新型材料，它為炭纖維的 發(fā)展提供了良機(jī)。 1950年，美國帕斯空軍基地 開 始研制粘膠基炭纖維，與此同時美國聯(lián)合碳化物公司 (UCC)也投入大量人力、物力和財力進(jìn) 行開發(fā)，最早上市商品化炭 纖維 Thornel25就是該公司的第一代產(chǎn)品。之后，隨著 PAN基、瀝青基炭纖維的相繼問世和強(qiáng)勁發(fā) 展，粘膠基炭纖維工業(yè)受到很大沖擊，逐步萎縮，但仍保留著小規(guī)模的生產(chǎn)能力。當(dāng)前 世界上研究和生產(chǎn)粘膠基炭纖維的主要國家有俄羅斯、白俄羅斯、烏克蘭、美國、印度和中 國，粘膠基炭纖維總產(chǎn)量僅占世界炭纖維總量 V/的 1%左右。美國、俄 羅斯和白 5 俄羅斯采用木漿，我國則 以棉漿為主。粘膠纖維經(jīng)水洗 和浸漬催化劑后，再經(jīng)預(yù)氧化和炭化工序就可轉(zhuǎn)化為炭纖維。 纖維素的基本鏈節(jié)單元是 βD葡萄糖，通過 1， 4苷鍵相連接成線型大分子。在熱處理過程中， 未脫掉羥基的鏈節(jié) 轉(zhuǎn)化為左旋葡萄糖，進(jìn)一步再轉(zhuǎn)化為焦油；脫掉羥基的鏈節(jié)則向碳四殘鏈 (片 )轉(zhuǎn)化， 進(jìn)一步 轉(zhuǎn)化為亂層石墨結(jié)構(gòu)。目前，新的催 化體系、高效催化體系和功能催化體系仍在繼續(xù)研究，一旦有所突破將促進(jìn)粘膠基炭纖維的 發(fā)展。它的獨特性能主要表現(xiàn)在：比重小，一般比 PAN基、瀝青 基小 15%左右， 所制復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)輕量化效果更顯著；屬于難石墨化炭，類似玻璃炭，層間距 d002大，石墨微晶不發(fā)達(dá)，排列紊亂、取向度低、強(qiáng)度低、模量低、伸度大，屬于大伸長型炭纖維，韌性好，易深加工；堿、堿土金屬含量低，抗氧化和熱穩(wěn)定好， 耐 燒蝕；它由天然纖維素轉(zhuǎn)化而來，生物相容性好，這也是其它類型炭纖維無法與其比擬的。 粘膠基炭纖維主要應(yīng)用于以下幾個方面： (1)戰(zhàn)略武器方面的應(yīng)用。美國和俄羅斯仍保留有年產(chǎn)百噸級 粘膠基炭纖維的生產(chǎn)能力，原因就在于此。材料的熱導(dǎo)率與其密度成正 比，低密度的粘膠炭纖維賦予其優(yōu)異的隔熱保溫性能。軟式和硬式炭氈作為隔熱保溫材料已得到廣泛應(yīng)用。利用粘膠基炭纖維的導(dǎo)電性和柔軟可加工性來制 造各類加熱器材。俄羅斯在這方面的應(yīng)用開發(fā)相當(dāng)成功 ，值得我們借鑒。利用粘膠基炭纖維與生物的相容性制造醫(yī)用生物材 料，如醫(yī)用電極和探頭、韌帶，骨夾板和假骨。此外，粘膠基炭纖維經(jīng)活化處理后可制得 活性炭纖維，柔軟性和可深加工性也是無比優(yōu)異的。 瀝青基炭纖維 (Pitch Based Carbon Fiber) 瀝青基炭纖維是以燃料系或合成系瀝青原料為前驅(qū)體，經(jīng)調(diào)制、成纖、燒成處理而制成的纖維狀炭材料。此后，由于碳質(zhì)中間相的發(fā)現(xiàn)和 “液相炭化 ”工藝的開發(fā)，特別是美國學(xué)者 Singe等人在 70年代用中間相瀝青制造高性能連續(xù)瀝青炭纖維工藝的開發(fā)成功，使瀝青炭纖維的研究開發(fā)進(jìn)入了一個新的階段。 7 煤及石油加工副產(chǎn)物以及合成瀝青均可作為瀝青炭纖維的原料。調(diào)制成的紡絲用瀝青原料，因其調(diào)制方法的不同而呈不同的特性，一般分為兩類，即 ① 普通紡絲用瀝青 (各向同性瀝青 )， ② 高性能紡絲用瀝青 (中間相或潛在中間相型瀝青 )。因為用于熔融紡絲的這種調(diào)制瀝青，決定著瀝青的可紡性、熱穩(wěn)定性、流變特性以及炭化收率等性狀，并關(guān)系到由其制成的炭纖維的性能。普通瀝青基炭纖維的紡絲用原料調(diào)制工藝比較簡單，一般是將原料瀝青的雜質(zhì)微粒 (〉 4 μm)去除后經(jīng)加熱處理，制成軟化點 180 ℃ 以上的瀝青，即可作為紡絲用瀝青。近年來又開發(fā)出以純芳烴 (如萘 )縮聚的合成瀝青為原料，也取得良好的效果，并已在日本實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。一般普通紡絲用瀝青紡成短毛型纖維或直接成氈，所用的成纖方法有渦流紡、噴紡、離心紡等。由于瀝青的冷脆特性，在長絲紡制過程中，對瀝青長絲的集束、上油、牽伸等工藝操作步 驟，要求十分嚴(yán)格，必須精細(xì)控制。 紡成的瀝青纖維，經(jīng)過不熔化、炭化、石墨化等熱處理，分別得 8 到瀝青的不熔化纖維、炭纖維或石墨纖維。在此過程中瀝青大分子間通過氧化交聯(lián)等反應(yīng)，使瀝青纖維轉(zhuǎn)變?yōu)椴蝗刍w維，由此保持纖維形態(tài)。炭纖維的石墨化處理，通常是在 2500 ℃左右的惰性氣氛中進(jìn)行，促進(jìn)瀝青多環(huán)芳烴分子沿纖維軸定向，以提高纖維的彈性模量等力學(xué)性能和導(dǎo)電、導(dǎo)熱性。從力學(xué)性能上比較，可以分成普通級 (GP)、高性能級 (HP)，以及介于 GP與 HP之間的中等性能級等幾類。這種物性上的差異，主要在于后者紡絲用的調(diào)制瀝青為中間相或潛在中間相型瀝青。 盡管瀝青基炭纖維具有原料便宜、碳收率高、易制得超高模型炭纖維等優(yōu)點，然而，要得到高性能炭纖維，其加工過程復(fù)雜，難以獲得高抗拉強(qiáng)度和壓縮強(qiáng)度。 氣相生長 碳 纖維 (VAPOR GROWN CARBON FIBER)
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