20世紀60年代初,日本進藤昭男發明了以聚丙烯腈(PAN)纖維為原料制取碳纖維的方法,并取得了**。1963年日本碳公司及東海電極公司用進藤的**開發聚丙烯腈基碳纖維。1965年日本碳公司工業化生產普通型聚丙烯腈基碳纖維成功。1964年英國皇家航空研究中心(RAE)通過在預氧化時加張力試制出高性能聚丙烯腈基碳纖維。由Courtaulds公司,Hercules公司和Rolls—Royce公司采用RAE的技術進行工業化生產。1965年日本大谷杉郎首先制成了聚氯乙烯瀝青基碳纖維,并發表了先驅性的瀝青基碳纖維的研究報告。碳纖維填料內含1,200,000根碳纖維細絲。六合區碳纖維填料
經高溫處理后,其含碳量超過90%以上之纖維材料,稱之為碳纖維。碳纖維之種類分類有許多方法,可依原料、特性、處理溫度與形狀來分類。若依原料可分為纖維素纖維系之嫘縈(Rayon)系與木質(Lignin)系;聚丙烯腈(Polyacrylonitrile)系;瀝青(Pitch)系;?酚樹脂系與?氣相碳纖系等六種。若依特性則分為普通碳纖維;**度高模數碳纖維與活性碳纖維等三種。普通碳纖維之強力在120㎏/㎜2以下,楊氏模數(Young掇 Modulus)在10000㎏/㎜2以下者稱之;**度高模數者,則強力在150㎏/㎜2以上,模數在17000㎏/㎜2以上時稱之。現代碳纖維填料大概價格多少南通浙源清恒環境科技有限公司是干什么的。
1982年起,日本東麗、東邦、日本碳公司、美國Hercules、Celanese公司、英國Courtaulds公司等,先后生產出**、超**、高模量、超高模量、**中模以及**高模等類型高性能產品,碳纖維拉伸強度從3.5GPa提高到5.5GPa,小規模產品達7.0GPa。模量從230GPa提高到600GPa,這是碳纖維工藝技術的重大突破,使應用開發進入一個新的高水平階段。1981年起瀝青科學取得重大進展,開發出幾種調制中間相瀝青的新工藝,如日本九州工業試驗所的預中間相法,美國EXXON公司的新中間相法,日本群馬大學開發的潛在中間相法,促進了高性能瀝青基碳纖維的開發。隨后日本三菱化成化學公司、大阪煤氣公司、新日鐵公司陸續建成一批不同規格的高性能碳纖維生產廠。其特點是模量增高的同時也增**度。20世紀80年代是瀝青基碳纖維的興旺發展時期。
瀝青系碳纖維原油經900℃以上之高溫提煉后的殘渣中,約含有95wt%之碳質,若以電解法去除其中之硫酸,再經水洗后可得純度較好之瀝青(Pitch)。3.4 氣相成長碳纖維氣相成長碳纖維有基材上成長法與流體化觸媒成長法兩種。將鐵、鈷、鎳等金屬微粒(M)加熱至1100℃,令乙炔(C2H2)熱分解脫氫形成碳素沈積成長于金屬微粒下方,形成碳纖維。為基材上成長法之簡圖,可知其間須喂入氫(H2)氣與苯(C6H6)等氣體。3.5 活性碳纖維商業化之活性碳的形態有粉末狀;顆粒狀與纖維狀等三種,其中粉末狀活性碳(Powdered Activated Carbon,簡稱PAC),大多由木屑制成,平均尺寸約為15~25μm;顆粒狀活性碳(Granular Activated Carbon,簡稱GAC),大致由煤、瀝青粉末制成,平均尺寸約為4~6㎜;纖維狀活性碳(Activated Carbon Fiber,簡稱ACF),則大多由PAN、Rayon、Pitch與Phenolic Resin等纖維制成,平均直徑約為7~15μm。氣相生長碳纖維近期內在穩定工藝,連續化生產方面會有明顯進展,工業化生產的日期預料不會太遠。
20世紀70年代末期,國際理論與應用化學聯合會(IUPAC)曾對炭纖維的分類和命名作了規定。首先用PAN(聚丙烯腈),MP(中間相瀝青)及VS(黏膠)表示碳纖維的類別,再以小寫英文字母表示熱處理溫度如lht(表示熱處理溫度,低于1400℃),hht(熱處理溫度在2000℃以上),然后再加上表示性能的符號(如HT表示**、HM高模、SHT超**、HTHS**高應變、IM中模及UHM超高模等)。同時指出,聚丙烯腈基,黏膠基及普通型瀝青基碳纖維均屬難石墨化的聚合物炭,而中間相瀝青基炭纖維及氣相生長的碳纖維是易石墨化碳。可以作為固定床使用。在本方案中兼有固定床填料和支撐架的作用。六合區國產碳纖維填料
碳纖維填料由于碳纖維絲的表面呈凹凸狀,比表面積百倍于其他填料。六合區碳纖維填料
碳纖維增強復合材料是以碳纖維或碳纖維織物為增強體,以樹脂、陶瓷、金屬、水泥、碳質或橡膠等為基體所形成的復合材料。在眾多輕量化材料中具有較高的比強度、比剛性,輕量化效果十分明顯,在航空航天、**產品中得到廣泛應用。應用在車身結構件中,減輕質量效果尤為明顯,比鋼鐵材料輕50%,比鋁材輕30%,因此得到國內外各大汽車公司的***關注。
碳復合材料的特性主要表現在力學性能、熱物理性能和熱燒蝕性能三個方面。
(1)密度低(1.7g/cm3左右)在承受高溫的結構中,它是**輕的材料;高溫的強度好,在2200℃時可保留室溫強度;有較高的斷裂韌性,抗疲勞性和抗蠕變性;而且拉伸強度和彈性模量高于一般的碳素材料,纖維取向明顯影響材料的強度,在受力時其應力-應變曲線呈現“假塑性效應”即在施加載荷初期呈線性關系,后來變成雙線性關系,卸載后再加載,曲線仍為線性并可達到原來的載荷水平。
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