一、碳纖維是什么材料
纖(xian)(xian)維(wei)材(cai)料(liao)(liao)是纖(xian)(xian)維(wei)狀物質通(tong)過紡(fang)織加工工藝形成的結(jie)構化材(cai)料(liao)(liao),可以制作纖(xian)(xian)維(wei)材(cai)料(liao)(liao)的材(cai)質眾(zhong)多,如常見的玻璃纖(xian)(xian)維(wei)、石棉纖(xian)(xian)維(wei)、聚酯纖(xian)(xian)維(wei)等,碳纖(xian)(xian)維(wei)也是纖(xian)(xian)維(wei)材(cai)料(liao)(liao)的一(yi)種。
碳(tan)(tan)纖(xian)維(wei)(wei)(wei)是(shi)由碳(tan)(tan)元素組成(cheng)的(de)(de)一種(zhong)(zhong)特種(zhong)(zhong)纖(xian)維(wei)(wei)(wei),其含(han)碳(tan)(tan)量在(zai)90%以上,是(shi)一種(zhong)(zhong)高(gao)(gao)強度(du)、高(gao)(gao)模量纖(xian)維(wei)(wei)(wei),用腈綸和粘膠纖(xian)維(wei)(wei)(wei)做原料,經高(gao)(gao)溫(wen)氧化碳(tan)(tan)化而成(cheng)。和其他纖(xian)維(wei)(wei)(wei)材料相(xiang)比,碳(tan)(tan)纖(xian)維(wei)(wei)(wei)的(de)(de)密(mi)度(du)小,因此(ci)比強度(du)和比模量高(gao)(gao),具有耐高(gao)(gao)溫(wen)、抗摩擦、導電、導熱及耐腐蝕等特性(xing)。
二、碳纖維是怎么制造出來的
碳纖維主要由碳組成(cheng),不過它并不是(shi)直接用(yong)碳或石墨來制取的(de),而(er)是(shi)采(cai)用(yong)一些含碳的(de)有機(ji)纖維原(yuan)料(liao),將有機(ji)纖維與塑料(liao)樹脂結合在一起(qi)炭化制得碳纖維,具體的(de)制作過程是(shi):
1、選取有機纖維
被選用(yong)來制備碳纖(xian)(xian)維的(de)(de)(de)有機纖(xian)(xian)維主要包括:聚(ju)丙烯(xi)腈纖(xian)(xian)維、瀝青(qing)纖(xian)(xian)維、粘膠絲或(huo)酚醛纖(xian)(xian)維等(deng),其(qi)中(zhong)應(ying)用(yong)較(jiao)普遍的(de)(de)(de)是(shi)聚(ju)丙烯(xi)腈碳纖(xian)(xian)維和瀝青(qing)碳纖(xian)(xian)維。選用(yong)不同(tong)的(de)(de)(de)有機纖(xian)(xian)維作為原料,對(dui)具(ju)體的(de)(de)(de)工(gong)藝參數(shu)會有不同(tong)的(de)(de)(de)要求,制備出來的(de)(de)(de)碳纖(xian)(xian)維的(de)(de)(de)性能也會有一(yi)定的(de)(de)(de)差異(yi)。
2、纖維紡絲
以(yi)聚(ju)丙烯腈(jing)碳纖(xian)維為例,聚(ju)丙烯腈(jing)以(yi)水溶劑制(zhi)得15%的紡(fang)絲液,水溶劑一般為硫氰(qing)酸鈉或硝酸、二甲基亞(ya)砜等(deng),經過濕法紡(fang)絲或者干噴紡(fang)絲等(deng)紡(fang)絲工(gong)藝既可制(zhi)得原絲;制(zhi)得的原絲于緯織(zhi)機中織(zhi)成布(bu),然(ran)后(hou)送預氧(yang)化處理(li)器(qi)進行預氧(yang)化處理(li)。
3、預氧化處理
預氧(yang)化處(chu)(chu)理(li)分兩段進行,聚(ju)丙烯腈纖(xian)維布先在催化劑存(cun)在于200~220℃及(ji)張(zhang)力(li)狀態條件(jian)下(xia)用空(kong)氣(qi)(或氧(yang)化)進行氧(yang)化處(chu)(chu)理(li)10~30min,并在220~330℃及(ji)張(zhang)力(li)狀態條件(jian)下(xia)繼續氧(yang)化處(chu)(chu)理(li)30~100min,使纖(xian)維的顏(yan)色逐漸由白變黃(huang),最后變成銅褐色。預氧(yang)化處(chu)(chu)理(li)中(zhong)產生的廢氣(qi)由處(chu)(chu)理(li)裝置中(zhong)排(pai)出(chu),處(chu)(chu)理(li)的纖(xian)維送炭(tan)化處(chu)(chu)理(li)器進行炭(tan)化處(chu)(chu)理(li)。
4、炭化處理
炭化過程在純氮氣流(或真空)保護下進行,經過低溫炭化(300~1000℃)和高溫炭化(1000~1800℃)轉化成具有亂層結構的碳纖維。炭(tan)(tan)化(hua)過程(cheng)中產(chan)生的氮氫分(fen)解氣體及炭(tan)(tan)化(hua)分(fen)解氣體先后由炭(tan)(tan)化(hua)處(chu)理(li)裝置(zhi)中排出(chu)。
經過以上(shang)步(bu)驟,碳纖維(wei)就制作出(chu)來了,如果(guo)需要制作成石墨纖維(wei),可(ke)以將碳纖維(wei)送石墨處理器(qi)中進行處理。