碳纤维的兴起尽管碳纤维3D打印已经问世十多年,但它**近几年才快速兴起。目前,市面上现有的许多3D打印机制造商都在争先恐后地宣传“碳纤维3D打印”概念,但事实上,各种碳纤维之间也存在差别。本次将为您介绍3D打印领域中碳纤维的基础知识,文中将定义不同的类型,研究面临的挑战、优点、实现注意事项等。在碳纤维打印领域,我们将深入研究Markforged的碳纤维增强 (Carbon Fiber Reinforcement, CFR) 的优点。碳纤维由沿着细长晶体结构方向排列的碳原子组成,直径为5-10 微米。这些纤维既可以单独使用,也可以将数千根碳纤维单丝捆束起来组成纤维束加以使用。在现代制造业中,碳纤维通常会与其他材料结合构成复合材料来使用。填塞的螺旋缠绕聚丙烯纤维束或者亲水聚氨酯生物海绵。雨花台区碳纤维填料
20世纪60年代初,日本进藤昭男发明了以聚丙烯腈(PAN)纤维为原料制取碳纤维的方法,并取得了**。1963年日本碳公司及东海电极公司用进藤的**开发聚丙烯腈基碳纤维。1965年日本碳公司工业化生产普通型聚丙烯腈基碳纤维成功。1964年英国皇家航空研究中心(RAE)通过在预氧化时加张力试制出高性能聚丙烯腈基碳纤维。由Courtaulds公司,Hercules公司和Rolls—Royce公司采用RAE的技术进行工业化生产。1965年日本大谷杉郎首先制成了聚氯乙烯沥青基碳纤维,并发表了先驱性的沥青基碳纤维的研究报告。江苏耐热碳纤维填料该设计赋予填料系统安装便捷的特性。
静态强度试验是指拉伸试验,抗压试验,抗弯试验,剪切试验,热膨胀试验,热传导试验和测定体积百分率(V1)等。动态试验是指振动试验,疲劳试验,蠕变试验,冲击试验和耐气候试验等。只有通过上述试验,才能被用来作为结构材料。另外,复合材料所特有的试验方法是用超声波或激光,从波形图上测定它的分层和粘合情况,克服复合材料可靠性差这一弱点的研究工作,也正在受到重视。然而,碳纤维增强塑料和硼纤维增强塑料尚未确立统一的试验方法,世界各国,各企业中都有各自的方法,英国RAE (皇家航空研究所)正在努力谋求以它为主地提出统一规范,由于碳纤维增强塑料和已熟悉的玻璃纤维增强塑料在性质上有很大的差异,因而它们的试验方法也应该有较大的不同
)做密封填料:用碳纤维增强聚四氟乙烯材料,可制成耐腐蚀、耐磨损、耐高温的密封环或盘根;用于静密封时寿命则更长,比一般油浸石棉盘根长10多倍。它在负荷发生变化和急冷、急热情况下,都能保持密封性能,并且由于材料不含有腐蚀性物质,因此对金属不会发生点蚀。(2)做承磨零件:利用它具有自润滑性的特点,可以做特殊用途的轴承、齿轮和活塞环。如航空仪表和磁带录音机用的无油润滑轴承,电气传动内燃机车用的无油润滑齿轮(可避免渗漏油引起的事故),压缩机上的无油润滑活塞环等。此外,还可利用它无毒性的特点,用于食品和医药工业做滑动轴承或密封件。可以作为固定床使用。在本方案中兼有固定床填料和支撑架的作用。
沥青系碳纤维原油经900℃以上之高温提炼后的残渣中,约含有95wt%之碳质,若以电解法去除其中之硫酸,再经水洗后可得纯度较好之沥青(Pitch)。3.4 气相成长碳纤维气相成长碳纤维有基材上成长法与流体化触媒成长法两种。将铁、钴、镍等金属微粒(M)加热至1100℃,令乙炔(C2H2)热分解脱氢形成碳素沈积成长于金属微粒下方,形成碳纤维。为基材上成长法之简图,可知其间须喂入氢(H2)气与苯(C6H6)等气体。3.5 活性碳纤维商业化之活性碳的形态有粉末状;颗粒状与纤维状等三种,其中粉末状活性碳(Powdered Activated Carbon,简称PAC),大多由木屑制成,平均尺寸约为15~25μm;颗粒状活性碳(Granular Activated Carbon,简称GAC),大致由煤、沥青粉末制成,平均尺寸约为4~6㎜;纤维状活性碳(Activated Carbon Fiber,简称ACF),则大多由PAN、Rayon、Pitch与Phenolic Resin等纤维制成,平均直径约为7~15μm。各有不同的使用工况,使用方法和优缺点。江苏耐热碳纤维填料
一些重要的高性能商品名称及性能,可见聚丙烯腈基炭纤维和沥青基炭纤维。雨花台区碳纤维填料
1969年日本碳公司开发高性能聚丙烯腈基碳纤维获得成功。1970年日本东丽(Toray Textile Inc.)公司依靠先进的聚丙烯腈原丝技术,并与美国联合碳化物公司交换碳化技术,开发高性能聚丙烯腈基碳纤维。1971年东丽公司将高性能聚丙烯腈基碳纤维产品(Torayca)投放市场。随后产品的性能、品种、产量不断发展,至今仍处于**地位。此后,日本东邦、旭化成、三菱人造丝及住友公司等相继投入聚丙烯腈基碳纤维的生产行列。(见聚丙烯腈基碳纤维)1970年日本吴羽化学工业公司采用大谷杉郎的**,首先建成年产120t普通型(GPCF)沥青基碳纤维的生产厂,1978年产量增到240t。该产品被用作水泥增强材料后,发现效果很好,1984年产量增至400t,1986年再次增加到900t。1976年美国联合碳化物公司生产高性能中间相沥青基碳纤维(HPCF)成功,年产量为113t,1982年增至230t,1985年增至311t。雨花台区碳纤维填料
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