现代碳纤维工业化的路线是前驱纤维炭化工艺法,所用3种原料纤维的组成、碳含量等见表。制造碳纤维用的原纤维名 称化学组分碳含量/%碳纤维收率/%黏胶纤维(C6H10O5)n4521~35聚丙烯腈纤维(C3H3N)n6840~55沥青纤维C,H9580~90采用这3种原纤维制造炭纤维的流程都包括:稳定化处理(在200~400℃空气,或用耐燃试剂等化学处理),碳化(400~1400℃,氮气)和石墨化(1800℃以上,氩气气氛下)。为了提高炭纤维与复合材料基质的粘接性能需进行表面处理、上浆、干燥等工序。碳纤维填料由于碳纤维丝的表面呈凹凸状,比表面积百倍于其他填料。现代碳纤维填料产业化
碳纤维-环氧树脂复合材料的强度和弹性模量都超过铝合金,甚至接近于**度钢,弥补了玻璃钢弹性模量低的缺点。又兼其比重比玻璃钢还要小,因此它成为比强度与比模量比较高的复合材料之一。由于碳纤维弹性模量高,故其复合材料零件允许在极限应力状态下服役, 克服了玻璃纤维树脂复合材料只允许在低于极限应力60%的条件下使用的缺点。碳纤维增强塑料在高温老化试验中的强度损失,也比玻璃钢小。此外在抗冲击性能、抗疲劳性能、减摩耐磨性能、自润滑性、耐腐蚀性以及耐热性等,都有***优点。浦东新区附近哪里有碳纤维填料碳纤维的材料运用非常广某泛的。
1879年爱迪生曾用纤维素纤维,如竹、亚麻或棉纱为原料,首先制得碳纤维并获得**,但当时制得的纤维力学性能很低,工艺也不能工业化,未能获得发展。20世纪50年代初,由于火箭、航天及航空等前列技术的发展,迫切需要比强度、比模量高和耐高温的新型材料,另外,采用前驱纤维为原料经热处理的工艺可制得碳纤维连续长丝,这一工艺奠定了碳纤维工业化的基础。40多年来,碳纤维经历的重大技术进展如下:20世纪50年代初,美国Wright-Patterson空军基地以黏胶纤维为原料,试制碳纤维成功,产品作火箭喷管和鼻锥的烧蚀材料,效果很好。1956年美国联合碳化物公司试制高模量黏胶基碳纤维成功,商品名“Thornel—25”投放市场,同时开发了应力石墨化的技术,提高碳纤维的强度与模量。
20世纪70年代末期,国际理论与应用化学联合会(IUPAC)曾对炭纤维的分类和命名作了规定。首先用PAN(聚丙烯腈),MP(中间相沥青)及VS(黏胶)表示碳纤维的类别,再以小写英文字母表示热处理温度如lht(表示热处理温度,低于1400℃),hht(热处理温度在2000℃以上),然后再加上表示性能的符号(如HT表示**、HM高模、SHT超**、HTHS**高应变、IM中模及UHM超高模等)。同时指出,聚丙烯腈基,黏胶基及普通型沥青基碳纤维均属难石墨化的聚合物炭,而中间相沥青基炭纤维及气相生长的碳纤维是易石墨化碳。其常见的水处理填料有软性填料、弹性填料、组合填料、悬浮填料等。
经高温处理后,其含碳量超过90%以上之纤维材料,称之为碳纤维。碳纤维之种类分类有许多方法,可依原料、特性、处理温度与形状来分类。若依原料可分为纤维素纤维系之嫘萦(Rayon)系与木质(Lignin)系;聚丙烯腈(Polyacrylonitrile)系;沥青(Pitch)系;酚树脂系与气相碳纤系等六种。若依特性则分为普通碳纤维;**度高模数碳纤维与活性碳纤维等三种。普通碳纤维之强力在120㎏/㎜2以下,杨氏模数(Young掇 Modulus)在10000㎏/㎜2以下者称之;**度高模数者,则强力在150㎏/㎜2以上,模数在17000㎏/㎜2以上时称之。有着先进的设备和专业的技术团队。现代碳纤维填料销售方法
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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。现代碳纤维填料产业化
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