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碳纤维的主要用途

 
  青岛人才网编辑中心获悉由碳元素组成的一种特种纤维。具有耐高温、抗摩擦、导电、导热及耐腐蚀等特性 外形呈纤维状、柔软、可加工成各种织物,由于其石墨微晶结构沿纤维轴择优取向,因此沿纤维轴方向有很高的强度和模量。碳纤维的密度小,因此比强度和比模量高。碳纤维的主要用途是作为增强材料与树脂、金属、陶瓷及炭等复合,制造先进复合材料。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好的。

简史

好9年爱迪生曾用纤维素纤维,如竹、亚麻或棉纱为原料,首先制得炭纤维并获得专利,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、航天及航空等尖端技术的发展,迫切需要比强度、比模量高和耐高温的新型材料,另一方面,采用前驱纤维为原料经热处理的工艺可制得炭纤维连续长丝,这一工艺奠定了炭纤维工业化的基础。40多年来,炭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,试制炭纤维成功,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炭纤维成功,商品名“Thornel—25”投放市场,同时开发了应力石墨化的技术,提高炭纤维的强度与模量。

20世纪60年代初,好进藤昭男发明了以聚丙烯腈(PAN)纤维为原料制取炭纤维的方法,并取得了专利。1963年好碳公司及东海电极公司用进藤的专利开发聚丙烯腈基炭纤维。1965年好碳公司工业化生产普通型聚丙烯腈基炭纤维成功。1964年英国好航空研究中心(RAE)通过在预氧化时加张力试制出高性能聚丙烯腈基炭纤维。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年好大谷杉郎首先制成了聚氯乙烯沥青基炭纤维,并发表了先驱性的沥青基炭纤维的研究报告。

1969年好碳公司开发高性能聚丙烯腈基炭纤维获得成功。1970年好东丽(Toray Textile Inc.)公司依靠先进的聚丙烯腈原丝技术,并与美国联合 碳化物公司交换炭化技术,开发高性能聚丙烯腈基炭纤维。1971年东丽公司将高性能聚丙烯腈基炭纤维产品(Torayca)投放市场。随后产品的性能、品种、产量不断发展,至今仍处于好地位。此后,好东邦、旭化成、三菱人造丝及住友公司等相继投入聚丙烯腈基炭纤维的生产行列。(见聚丙烯腈基炭纤维)

1970年好吴羽化学工业公司采用大谷杉郎的专利,首先建成年产120t普通型(GPCF)沥青基炭纤维的生产厂,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,好4年产量增至400 t,好6年再次增加到900 t。1976年美国联合碳化物公司生产高性能中间相沥青基炭纤维(HPCF)成功,年产量为113 t,好2年增至230 t,好5年增至311 t。

好2年起,好东丽、东邦、好碳公司、美国Hercules、Celanese公司、英国Courtaulds公司等,先后生产出高强、超高强、高模量、超高模量、高强中模以及高强高模等类型高性能产品,炭纤维拉伸强度从好 GPa提高到好 GPa,小规模产品达7.0 GPa。模量从230 GPa提高到600 GPa,这是炭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。

好1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,如好九州工业试验所的预中间相法,美国EXXON公司的新中间相法,好群马大学开发的潜在中间相法,促进了高性能沥青基炭纤维的开发。随后好三菱化成化学公司、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炭纤维生产厂。其特点是模量增高的同时也增高强度。20世纪80年代是沥青基炭纤维的兴旺发展时期。
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编辑:admin 来源:本站原创 发布时间:2019/9/18 10:56:19
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