碳纖維特性及其加工工藝產(chǎn)品介紹

碳纖維碳纖維(CF)是一種以聚丙烯腈（PAN）、瀝青、粘膠纖維等為原料，經(jīng)預(yù)氧化、碳化、石墨化工藝而制得的含碳量大于90％的特種纖維。碳纖維具有十分優(yōu)異的性能，比鋁還要輕，比鋼還要硬，比重是鐵的1／4，強(qiáng)度是鐵的10倍。缺點(diǎn)：耐沖擊性較差，容易損傷，在強(qiáng)酸作用下發(fā)生氧化，與金屬復(fù)合時(shí)會發(fā)生金屬碳化、滲碳及電化學(xué)腐蝕現(xiàn)象。因此，碳纖維在使用前須進(jìn)行表面處理。高強(qiáng)度高模量低密度耐高溫耐腐蝕耐摩擦導(dǎo)電導(dǎo)熱膨脹系數(shù)小減震碳纖維可分別用聚丙烯腈纖維、瀝青纖維、粘膠絲或酚醛纖維經(jīng)碳化制得；長絲長絲短切纖維

短纖維分類：狀態(tài)

通用型：碳纖維強(qiáng)度為1000兆帕（MPa）、拉伸模量為100GPa左右

高性能型力學(xué)性能

高強(qiáng)型：強(qiáng)度2000MPa模量250GPa

高模型：模量300GPa以上超高強(qiáng)型：強(qiáng)度大于4000MPa

超高模型：模量大于450GPa

高強(qiáng)高伸型碳纖維聚丙烯腈碳纖維

PAN基CF生產(chǎn)工藝簡單，產(chǎn)品綜合性能好，因而發(fā)展很快，產(chǎn)量占到90％以上，成為最主要的品種。比重輕密度小超高強(qiáng)力與模量纖維細(xì)而柔軟耐磨減振熱膨脹系數(shù)小導(dǎo)熱率高導(dǎo)電性好X射線透過性及電磁波遮蔽性良好具有潤滑性PAN耐蝕性出類拔萃,在有機(jī)溶劑、酸、堿中不溶不脹。耐酸、堿、鹽腐蝕可形成多孔，表面活性、吸附性強(qiáng)

有學(xué)者在1981年將其浸泡在強(qiáng)堿NaOH溶液中，時(shí)間已過去20多年，它至今仍保持纖維形態(tài)。生物相容性好,對人體組織沒有毒害作用缺點(diǎn)：PAN在空氣中當(dāng)溫度高于400°C時(shí)即發(fā)生明顯的變化，氧化產(chǎn)物CO?，CO在纖維表面散失，所以其在空氣中的使用溫度不能太高，一般在360°C以下。PAN的徑向強(qiáng)度不如軸向強(qiáng)度，因而CF忌徑向強(qiáng)力，即不能打結(jié)。由PAN原絲制備碳纖維的工藝流程如下：

PAN纖維紡絲→預(yù)氧化→碳化→石墨化→表面處理→卷取→碳纖維加工工藝

PAN纖維的制備紡絲方法:①干法②濕法③浮懸法④干噴濕紡濕法法紡紡絲絲的的制制備備過過程程PAN的的聚聚合合→→脫脫單單脫脫泡泡→→計(jì)計(jì)量量→→過過濾濾→→噴噴絲絲→→逐逐級級凝凝固固牽牽伸伸→→水水洗洗→→沸沸水水牽牽伸伸→→上上油油→→致致密密化化→→蒸蒸汽汽牽牽伸伸→→干干燥燥熱熱定定型型→→卷卷繞繞等等工工序序預(yù)氧氧化化熱氧氧穩(wěn)穩(wěn)定定化化通通稱稱預(yù)預(yù)氧氧化化,其其目目的的是是使使熱熱塑塑性性PAN線線性性大大分分子子鏈鏈轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化化為為非非塑塑性性的的耐耐熱熱梯梯形形結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)，，從從而而使使纖纖維維在在高高溫溫碳碳化化下下不不熔熔不不燃燃，，繼繼續(xù)續(xù)保保持持纖纖維維狀狀態(tài)態(tài)。。預(yù)氧氧化化處處理理可可以以提提高高炭炭纖纖維維的的收收率率和和力力學(xué)學(xué)性性能能，，是是制制備備炭炭纖纖維維的的一一個(gè)個(gè)重重要要步步驟驟。。梯形形升升溫溫預(yù)預(yù)氧氧化化是是當(dāng)當(dāng)前前工工業(yè)業(yè)化化生生產(chǎn)產(chǎn)所所普普遍遍采采用用的的。。過程程：：一一般般將將纖纖維維在在空空氣氣下下加加熱熱至至約約270℃℃，，保保溫溫0.5h~3h，，聚聚丙丙烯烯腈腈纖纖維維的的顏顏色色由由白白色色逐逐漸漸變變成成黃黃色色、、棕棕色色，，最最后后形形成成黑黑色色的的預(yù)預(yù)氧氧化化纖纖維維。。這這是是聚聚丙丙烯烯腈腈線線性性高高分分子子受受熱熱氧氧化化后后，，外外層層和和核核芯芯區(qū)區(qū)形形成成耐耐熱熱梯梯形形高高分分子子的的結(jié)結(jié)果果。。預(yù)氧氧化化后后的的纖纖維維呈呈黑黑色色，，遇遇火火也也不不燃燃燒燒，，也也稱稱為為預(yù)預(yù)氧氧纖纖維維，，可可做做防防火火織織物物、、密密封封材材料料等等，，現(xiàn)現(xiàn)已已成成為為一一個(gè)個(gè)獨(dú)獨(dú)立立的的工工業(yè)業(yè)產(chǎn)產(chǎn)品品。。碳化化將預(yù)預(yù)氧氧化化纖纖維維在在高高純純氮氮(99.99％％以以上上)氣氣氛氛下下進(jìn)進(jìn)行行高高溫溫處處理理（（1600℃℃）），，一一方方面面將將非非碳碳原原子子在在炭炭化化時(shí)時(shí)以以揮揮發(fā)發(fā)物物(如如HCN，，NH3，，CO2，，CO，，H2O，，N2等等)方方式式除除去去，，同同時(shí)時(shí)使使預(yù)預(yù)氧氧纖纖維維向向炭炭纖纖維維結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)變變。。在400～～600℃℃時(shí)時(shí)，，發(fā)發(fā)生生劇劇烈烈熱熱解解反反應(yīng)應(yīng)，，部部分分揮揮發(fā)發(fā)物物冷冷凝凝后后形形成成焦油油，如如它它附附著著在在炭炭纖纖維維表表面面會會降降低低纖纖維維的的力力學(xué)學(xué)性性能能，，因因此此要要很很好好地地把把焦焦油油在在炭炭化化過過程程中中排出出。隨熱熱處處理理溫溫度度繼繼續(xù)續(xù)升升高高(600-1000℃℃)，，芳芳構(gòu)構(gòu)的的似似石石墨墨結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)按按縱縱向向及及側(cè)側(cè)向向繼繼續(xù)續(xù)長長大大(圖圖3)。。炭化化溫溫度度升升至至1400℃℃左右右，，炭炭纖纖維維的的強(qiáng)度度為為最最高高，炭炭化化溫溫度度繼繼續(xù)續(xù)升升高高時(shí)時(shí)，，強(qiáng)強(qiáng)度度則則下下降降，，模模量量則則隨隨溫溫度度升升高高而而繼繼續(xù)續(xù)增增高高。。石墨墨化化石墨墨化化是是將將炭炭纖纖維維在在氬氬氣氣保保護(hù)護(hù)下下經(jīng)經(jīng)2000℃℃以以上上的的高高溫溫?zé)釤崽幪幚砝?，，使使炭炭纖纖維維微晶晶結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)進(jìn)一一步步完善善、長長大大，，提提高高微微晶晶層層面面沿沿纖纖維維軸軸的的擇擇優(yōu)優(yōu)取取向向，，使使炭炭纖纖維維的的楊氏氏模模量量進(jìn)一一步步提提高高。。經(jīng)經(jīng)高高溫溫處處理理的的炭炭纖纖維維屬屬高高模模型型炭炭纖纖維維。。聚聚丙丙烯烯腈腈基基炭炭纖纖維維屬屬于于難石石墨墨化化的的聚聚合合物物炭炭。通通常常所所謂謂““石石墨墨化化””一一詞詞只只表表示示在在2000℃℃以以上上的的高高溫溫?zé)釤崽幪幚砝矶岩?。。表面面處處理理表面面處處理理聚聚丙丙烯烯腈腈基基炭炭纖纖維維的的主主要要用用途途是是與與樹樹脂脂復(fù)復(fù)合合做做結(jié)結(jié)構(gòu)構(gòu)材材料料用用，，也也加加入入金金屬屬或或陶陶瓷瓷、、水水泥泥等等基基體體中中，，構(gòu)構(gòu)成成碳碳纖纖維維增增強(qiáng)強(qiáng)復(fù)復(fù)合合材材料料。。炭纖纖維維表表面面經(jīng)經(jīng)氧氧化化處處理理后后，，表表面面積積增增大大，，提高高炭炭纖纖維維與與樹樹脂脂的的結(jié)結(jié)合合牢牢度度和和層層間間剪剪切切強(qiáng)強(qiáng)度度。㈠①氣氣相相氧氧化化法法②液液相相氧氧化化法法③濕法法陽陽極極氧氧化化法法④等等離離子子體體氧氧化化法法⑤表面涂層改改性法㈡復(fù)合表面處處理法在炭纖維表面面涂一層指定定的漿料以便便與基質(zhì)(如如樹脂、炭或或金屬等)更更好地結(jié)合。?？諝庋趸ǔ粞跹趸☉?yīng)用澳大利亞碳纖纖維浴缸隨著人們對生生活品質(zhì)的注注重，在浴室室中安放一款款舒適而不失失奢華的衛(wèi)浴浴潔具浴缸也也逐漸成為家家居消費(fèi)的趨趨勢之一。日日前，一家澳澳大利亞的浴浴缸生產(chǎn)廠家家推出了這款款與眾不同的的碳纖維浴缸缸，或許將成成為人們的新新選擇。這款款浴缸使用純碳材料制成，碳原料料經(jīng)過復(fù)雜的的過程被制成成一根根直徑徑為0.03至0.05毫米的纖維，最后被編織織成浴缸。整整只浴缸高8英尺，可以以裝大約90加侖的水，，不僅結(jié)實(shí)耐耐用而且極富富藝術(shù)魅力。。這款浴缸防電、防腐而且不受氣溫變化影影響，可以保存多年年，供幾代人持持續(xù)使用。CorcelN°1碳纖維的材質(zhì)質(zhì)讓這款浴缸缸更為結(jié)實(shí)難難用，并在表表面附著一層層鉑金，更顯得在簡簡約中透露著著些許奢華。。碳纖維馬桶碳纖維頭盔強(qiáng)度高重量輕提高車速降低油耗碳纖維地暖TheEnd9、靜靜夜夜四四無無鄰鄰，，荒荒居居舊舊業(yè)業(yè)貧貧。。。。12月月-2212月月-22Sunday,December25,202210、雨雨中中黃黃葉葉樹樹，，燈燈下下白白頭頭人人。。。。16:15:3316:15:3316:1512/25/20224:15:33PM11、以我獨(dú)沈久久，愧君相見見頻。。12月-2216:15:3316:15Dec-2225-Dec-2212、故人江海別別，幾度隔山山川。。16:15:3316:15:3316:15Sunday,December25,202213、乍乍見見翻翻疑疑夢夢，，相相悲悲各各問問年年。。。。12月月-2212月月-2216:15:3316:15:33December25,202214、他他鄉(xiāng)鄉(xiāng)生生白白發(fā)發(fā)，，舊舊國國見見青青山山。。。。25十十二二月月20224:15:33下下午午16:15:3312月月-2215、比比不不了了得得就就不不比比，，得得不不到到的的就就不不要要。。。。。十二二月月224:15下下午午12月月-2216:15December25,202216、行動出出成果，，工作出出財(cái)富。。。2022/12/2516:15:3316:15:3325December202217、做前，，能夠環(huán)環(huán)視四周周；做時(shí)時(shí)，你只只能或者者最好沿沿著以腳腳為起點(diǎn)點(diǎn)的射線線向前。。。4:15:33下午午4:15下午午16:15:3312月-229、沒有失敗，，只有暫時(shí)停停止成功！。。12月-2212月-22Sunday,December25,202210、很多事情努努力了未必有有結(jié)果，但是是不努力卻什什么改變也沒沒有。。16:15:3316:15:3316:1512/25/20224:15:33PM11、成功就是是日復(fù)一日日那一點(diǎn)點(diǎn)點(diǎn)小小努力力的積累。。。12月-2216:15:3316:15Dec-2225-Dec-2212、世間成事事，不求其其絕對圓滿滿，留一份份不足，可可得無限完完美。。16:15:3316:15:3316:15Sunday,December25,202213、不不知知香香積積寺寺，，數(shù)數(shù)里里入入云云峰峰。。。。12月月-2212月月-2216:15:3316:15:33December25,202214、意意志志堅(jiān)堅(jiān)強(qiáng)強(qiáng)的的人人能能把把世世界界放放在在手手中中像像泥泥塊塊一一樣樣任任意意揉揉捏捏。。25十十二二月月20224:15:33下下午午16:15:3312月月-2215、楚塞三三湘接，，荊門九九派通。。。。十二月224:15下午午12月-2216:15December25,202216、少年十十五二十十時(shí)，步步行奪得得胡馬騎騎。。2022/12/2516:15:3316:15:3325December202217、空山新新雨后，，天氣晚晚來秋。。。4:15:33下午午4:15下午午16:15:3312月-229、楊柳柳散和和風(fēng)，，青山山澹吾吾慮。。。12月月-2212月月-22Sunday,December25,202210、閱讀讀一切切好書書如同同和過過去最最杰出出的人人談話話。16:15:3316:15:3316:1512/25/20224:15:33PM11、越是沒有有本領(lǐng)的就就越加自命命不凡。12月-2216:15:3316:15Dec-2225-Dec-22