碳纤维材料的发展和应用

2020-10-04 15:45:01 admin 0

20世纪60年代初,开发了聚丙烯腈为原料,含有了55%原子。聚丙烯腈转换过程的基本方法,迅速成了初期碳纤维生产的基本方法。

70年代,有人实验从石油中提炼加工碳纤维。这些纤维含有大约85%的碳,具有优异的抗折强度。

碳纤维是由一条又长又薄的碳原子组成的,直径为0.0002-0.0004(0.005-0.010)毫米。这些碳原子的微观晶体是联系在一起的,或多或少都是平行排列的轴向纤维。晶体排列使纤维的令人难以置信的强大。几千碳纤维扭在一起形成一个纱、可编织成织物。织物,纱线或结合环氧树脂形成各种复合材料。复合材料可用于制造飞机和太空船零件,风车叶片,赛车或自行车的框架,高尔夫球杆轴、汽车配件,钓鱼杆,帆船桅杆,以及许多其他的配件使其重量轻、强度高。今天,碳纤维是许多产品的重要配件,碳纤维应用在逐年快速发展。美国、日本和西欧是主要的碳纤维生产商。

原材料
  用来生产碳纤维原料被称为原丝,大约90%的碳纤维生产原料是聚丙烯腈。其余10%是由人造丝和石油沥青。

所有这些材料都有机聚合物,其特点是被碳原子长串绑在一起的分子。各公司确切的原丝基体成分是不同,通常被认为是一个商业秘密。

在生产过程中,使用了各种气体和液体,这些材料有些是为了与纤维反应,以达到特定的效果 其他材料的设计,或不作出反应,以防止某些与纤维的反应。 这些过程中的许多材料的确切成分同样被认为是商业秘密。

制造业工艺

在碳纤维制造过程中分化学和机械部分,原丝长股或纤维被拉进炉内,然后在无氧状态下加热到两千多度温度。无氧,纤维不能燃烧。相反,高温使纤维原子猛烈振动直到最后非碳原子而被清除。这一过程称为碳化过程,长束组成的纤维,紧密互锁,只留下了少数非碳原子剩余。这既是典型的使用聚丙烯腈生产碳纤维的操作序列。

 

碳纤维布

碳纤维布

碳纤维布


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