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。另一种制造碳纤维的方法是气相生长法。将甲烷与氢的混合气体在催化剂的存在下,于1000℃高温下反应,可制得不连续的短切碳纤维,最大长度可达50cm。其结构不同于聚丙烯腈基或沥青基碳纤维,易石墨化,力学性能良好,导电性高,易形成层间化合物。(见气相生长炭纤维)分类及命名现在碳纤维的主要产品有聚丙烯腈基,沥青基及黏胶基3大类,每一类产品又因原纤维种类、工艺及**终碳纤维性能等不同,又分成许多品种。“碳纤维”一词实际上是多种碳纤维的总称,因此分类及命名就十分重要。同时也促进了氮、磷之类营养盐类等的分解与去除。江苏耐用碳纤维填料
在第三次国际碳纤维会议上(1985年,伦敦),曾建议按力学性能将碳纤维分成下列5级。超高模量级(UHM):模量在395GPa以上;高模量级(HM):模量在310~395GPa间;中模量级(IM):模量在255~310GPa间;超**度级(UHT):强度在3.5GPa以上,模量在255GPa以下;**度级(HT):强度达3.5GPa。这两种分级法都有不足之处。现在高性能碳纤维产品分类由制造商自行标明:原纤维种类、单丝孔数、直径、排列方式(如平行、缠结、加捻等),有无表面处理(及其种类),有无上浆(及浆剂种类)等。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。国产碳纤维填料以客为尊碳纤维增强环氧树脂复合材料,其比强度及比模量在现有工程材料中是高的。
碳纤维增强塑料的基体,可用热塑性树脂,也可用热固性树脂。为了有效地利用CFRP的比刚度,多用热固性树脂作基体,其中**常用的是环氧树脂;在考虑耐热稳定性和耐烧蚀的要求时,多用酚醛树脂和聚酰亚胺等热固性树脂,树脂浇铸物的挠曲模量愈高,CFRP的挠曲强度也愈好。酚醛树脂很早就作为电气绝缘材料使用。由于是脱水缩合型,固化时必须高温高压,因此加工麻烦,应用受限。但酚醛树脂在高温热解时形成碳化产物,能和碳纤维一起形成良好的耐烧蚀材料。碳纤维增强塑料和硼纤维增强塑料得到了发展。掌握这些材料的特性,把它用来作为航空及宇宙航行的结构材料,已成为研究重点。要把这些复合材料作结构材料应用,就必须测定它的各种特性。在测定这些性能的试验中,有静态强度试验和动态强度试验。
粘接好的半成品帕加尼Zonda Cinques的碳纤维花纹完全不用车漆来修饰之后再采利用高温高压烤箱来使粘合后的体积进一步压缩、强化,**终出炉的将是组件的成品毛坯,经过去毛边、打磨、抛光等工序,亮闪闪的车身组件就加工好了。这一过程看似简单,但是其中碳纤维布的成本以及工序成本,仍然使这一工艺无法大规模应用,所生产的产品也是异常昂贵。全碳自行车架碳纤维汽车组件轻量化程度之高摸上去手感与塑料差不多,却有着钢铁一般强度和韧性的碳纤维组件,不仅能够帮助整车有效减重,更由于其昂贵的特性而变成奢华的象征。以法拉利、兰博基尼、帕加尼等为**的意大利超级跑车想必大家非常熟悉,为了追求轻量化,由于制造过程几乎不计成本,所以在车上大规模应用碳纤维组件甚至整车使用碳纤维材料完全不是难题产品的研发团队很专业的。
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。江苏省双创人才企业,海门东洲英才人才引进企业公司研发实力雄厚。宝山区定制碳纤维填料
另一种制造碳纤维的方法是气相生长法。江苏耐用碳纤维填料
1982年起,日本东丽、东邦、日本碳公司、美国Hercules、Celanese公司、英国Courtaulds公司等,先后生产出**、超**、高模量、超高模量、**中模以及**高模等类型高性能产品,碳纤维拉伸强度从3.5GPa提高到5.5GPa,小规模产品达7.0GPa。模量从230GPa提高到600GPa,这是碳纤维工艺技术的重大突破,使应用开发进入一个新的高水平阶段。1981年起沥青科学取得重大进展,开发出几种调制中间相沥青的新工艺,如日本九州工业试验所的预中间相法,美国EXXON公司的新中间相法,日本群马大学开发的潜在中间相法,促进了高性能沥青基碳纤维的开发。随后日本三菱化成化学公司、大阪煤气公司、新日铁公司陆续建成一批不同规格的高性能碳纤维生产厂。其特点是模量增高的同时也增**度。20世纪80年代是沥青基碳纤维的兴旺发展时期。江苏耐用碳纤维填料
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