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碳纤维:制备原料与特点分析

时间:2023-06-30 理论教育 版权反馈
【摘要】:通常将在1000~2300℃范围内炭化得到的纤维称为碳纤维,将在2300℃以上炭化得到的纤维称为石墨碳纤维。碳纤维是由有机纤维经固相反应转变而成的纤维材料,是一种非金属材料。其中,聚丙烯腈是制备碳纤维长丝最主要的原料。用于生产碳纤维的聚丙烯腈纤维和民用的聚丙烯腈纤维不同。为了促进预氧化和环化交联反应的实施,用作碳纤维的聚丙烯腈共聚物中还应含有丙烯酸、甲基丙烯酸、衣康酸等共聚物,同时相对分子质量提高到8万~10万。

碳纤维:制备原料与特点分析

通常将在1000~2300℃范围内炭化得到的纤维称为碳纤维(CF),将在2300℃以上炭化得到的纤维称为石墨碳纤维(GPCF)。

碳纤维是由有机纤维经固相反应转变而成的纤维材料,是一种非金属材料。碳纤维性能优异,拉伸断裂强度和初始模量分别可达2~4GPa和400~700GPa,质强且轻,具有耐高温、耐腐蚀、耐辐射等功能。石墨碳纤维有类似于石墨的结构,导电性好并有金属光泽,含碳量超过98%。

可用于制备碳纤维的聚合物原料有黏胶纤维、聚丙烯腈沥青酚醛树脂等。其中,聚丙烯腈是制备碳纤维长丝最主要的原料。

用于生产碳纤维的聚丙烯腈纤维和民用的聚丙烯腈纤维不同。为了促进预氧化和环化交联反应的实施,用作碳纤维的聚丙烯腈共聚物中还应含有丙烯酸甲基丙烯酸、衣康酸等共聚物,同时相对分子质量提高到8万~10万。(www.xing528.com)

各种原丝制备的碳纤维性能见表1-9。

表1-9 各种原丝基碳纤维的性能

碳纤维具有许多优异的性能。在航天和军事领域,碳纤维可用来制造航天飞机的轨道器,火箭导弹的轻质用材,人造卫星的各种结构;在航空高新技术领域,则被用来制造电子对撞机的构件、铀的分离与浓缩、先进客机制造、战斗机轻量化、制动材料等。

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