一、碳纖維是什么材料
纖(xian)(xian)(xian)維(wei)(wei)材(cai)料(liao)是纖(xian)(xian)(xian)維(wei)(wei)狀(zhuang)物質通過紡織加(jia)工工藝形成(cheng)的(de)結構化材(cai)料(liao),可(ke)以制作纖(xian)(xian)(xian)維(wei)(wei)材(cai)料(liao)的(de)材(cai)質眾多,如常見的(de)玻璃纖(xian)(xian)(xian)維(wei)(wei)、石棉纖(xian)(xian)(xian)維(wei)(wei)、聚酯纖(xian)(xian)(xian)維(wei)(wei)等,碳纖(xian)(xian)(xian)維(wei)(wei)也是纖(xian)(xian)(xian)維(wei)(wei)材(cai)料(liao)的(de)一(yi)種(zhong)。
碳纖(xian)維(wei)(wei)是由碳元(yuan)素組成的(de)一種特種纖(xian)維(wei)(wei),其含碳量(liang)在90%以(yi)上,是一種高強度、高模量(liang)纖(xian)維(wei)(wei),用腈(jing)綸(lun)和粘膠纖(xian)維(wei)(wei)做原料,經(jing)高溫氧化碳化而成。和其他纖(xian)維(wei)(wei)材料相(xiang)比,碳纖(xian)維(wei)(wei)的(de)密度小,因此比強度和比模量(liang)高,具有耐高溫、抗摩擦、導電、導熱及(ji)耐腐蝕等特性。
二、碳纖維是怎么制造出來的
碳(tan)(tan)纖維主(zhu)要由碳(tan)(tan)組(zu)成,不過它并不是直接(jie)用碳(tan)(tan)或(huo)石墨來(lai)制(zhi)取的,而是采用一(yi)些含碳(tan)(tan)的有機(ji)纖維原料,將有機(ji)纖維與塑料樹脂(zhi)結合在一(yi)起炭化(hua)制(zhi)得碳(tan)(tan)纖維,具體(ti)的制(zhi)作過程是:
1、選取有機纖維
被選(xuan)用(yong)來制備碳(tan)纖維(wei)(wei)的(de)有(you)機(ji)纖維(wei)(wei)主要包(bao)括:聚丙烯腈(jing)纖維(wei)(wei)、瀝(li)青(qing)纖維(wei)(wei)、粘膠絲或(huo)酚醛(quan)纖維(wei)(wei)等,其中應用(yong)較普遍的(de)是(shi)聚丙烯腈(jing)碳(tan)纖維(wei)(wei)和瀝(li)青(qing)碳(tan)纖維(wei)(wei)。選(xuan)用(yong)不同的(de)有(you)機(ji)纖維(wei)(wei)作(zuo)為(wei)原料,對具體的(de)工藝參數會有(you)不同的(de)要求(qiu),制備出來的(de)碳(tan)纖維(wei)(wei)的(de)性能(neng)也會有(you)一定的(de)差異。
2、纖維紡絲
以(yi)聚丙烯腈碳纖維為(wei)例,聚丙烯腈以(yi)水(shui)溶(rong)(rong)劑(ji)制(zhi)得(de)15%的(de)紡(fang)絲(si)(si)液(ye),水(shui)溶(rong)(rong)劑(ji)一般為(wei)硫氰(qing)酸鈉或(huo)硝酸、二甲基亞砜等,經過(guo)濕法紡(fang)絲(si)(si)或(huo)者干噴紡(fang)絲(si)(si)等紡(fang)絲(si)(si)工藝既可制(zhi)得(de)原絲(si)(si);制(zhi)得(de)的(de)原絲(si)(si)于緯織(zhi)機中織(zhi)成布,然(ran)后送預氧化(hua)處理器進行預氧化(hua)處理。
3、預氧化處理
預氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)處(chu)理分兩(liang)段(duan)進行(xing),聚丙烯腈纖(xian)(xian)維布先在(zai)催化(hua)(hua)(hua)劑存在(zai)于200~220℃及張力(li)狀態條(tiao)件(jian)(jian)下用空氣(qi)(或(huo)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua))進行(xing)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)處(chu)理10~30min,并在(zai)220~330℃及張力(li)狀態條(tiao)件(jian)(jian)下繼續氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)處(chu)理30~100min,使纖(xian)(xian)維的顏色逐(zhu)漸(jian)由(you)白變黃,最(zui)后變成銅褐色。預氧(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)處(chu)理中產生的廢(fei)氣(qi)由(you)處(chu)理裝(zhuang)置中排(pai)出,處(chu)理的纖(xian)(xian)維送炭化(hua)(hua)(hua)處(chu)理器(qi)進行(xing)炭化(hua)(hua)(hua)處(chu)理。
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。炭化過程(cheng)中產(chan)生的(de)氮氫分解氣體(ti)及炭化分解氣體(ti)先(xian)后由炭化處理裝置(zhi)中排出。
經過以上步驟,碳纖(xian)維就(jiu)制(zhi)作出來了,如(ru)果需要制(zhi)作成石墨(mo)纖(xian)維,可(ke)以將(jiang)碳纖(xian)維送石墨(mo)處(chu)理(li)器(qi)中進行處(chu)理(li)。