一、碳纖維是什么材料
纖(xian)維(wei)(wei)材(cai)料(liao)是纖(xian)維(wei)(wei)狀(zhuang)物質通(tong)過紡(fang)織加工工藝形成(cheng)的(de)結(jie)構化材(cai)料(liao),可以制作纖(xian)維(wei)(wei)材(cai)料(liao)的(de)材(cai)質眾多,如常見的(de)玻(bo)璃纖(xian)維(wei)(wei)、石棉纖(xian)維(wei)(wei)、聚酯纖(xian)維(wei)(wei)等,碳纖(xian)維(wei)(wei)也是纖(xian)維(wei)(wei)材(cai)料(liao)的(de)一種。
碳纖(xian)(xian)(xian)維(wei)(wei)(wei)是由碳元(yuan)素(su)組成的一種特(te)種纖(xian)(xian)(xian)維(wei)(wei)(wei),其含(han)碳量在90%以上(shang),是一種高強(qiang)度、高模(mo)量纖(xian)(xian)(xian)維(wei)(wei)(wei),用(yong)腈綸和粘膠(jiao)纖(xian)(xian)(xian)維(wei)(wei)(wei)做原(yuan)料,經高溫(wen)氧化碳化而成。和其他(ta)纖(xian)(xian)(xian)維(wei)(wei)(wei)材料相比,碳纖(xian)(xian)(xian)維(wei)(wei)(wei)的密度小(xiao),因此比強(qiang)度和比模(mo)量高,具有耐高溫(wen)、抗摩(mo)擦、導電、導熱及耐腐蝕等特(te)性。
二、碳纖維是怎么制造出來的
碳(tan)纖(xian)維(wei)主要由碳(tan)組成,不(bu)過(guo)(guo)它并不(bu)是直接用碳(tan)或石墨(mo)來制(zhi)取的,而(er)是采(cai)用一些(xie)含碳(tan)的有機纖(xian)維(wei)原(yuan)料,將有機纖(xian)維(wei)與塑(su)料樹脂結(jie)合在一起炭化制(zhi)得碳(tan)纖(xian)維(wei),具體(ti)的制(zhi)作過(guo)(guo)程(cheng)是:
1、選取有機纖維
被選(xuan)(xuan)用來(lai)制備碳纖(xian)(xian)維(wei)的(de)(de)有(you)機纖(xian)(xian)維(wei)主要(yao)包括:聚丙(bing)烯(xi)(xi)腈(jing)纖(xian)(xian)維(wei)、瀝青纖(xian)(xian)維(wei)、粘膠絲或(huo)酚(fen)醛纖(xian)(xian)維(wei)等,其中(zhong)應用較普遍的(de)(de)是聚丙(bing)烯(xi)(xi)腈(jing)碳纖(xian)(xian)維(wei)和瀝青碳纖(xian)(xian)維(wei)。選(xuan)(xuan)用不同的(de)(de)有(you)機纖(xian)(xian)維(wei)作為(wei)原料(liao),對具(ju)體的(de)(de)工藝參數(shu)會(hui)有(you)不同的(de)(de)要(yao)求,制備出來(lai)的(de)(de)碳纖(xian)(xian)維(wei)的(de)(de)性能也會(hui)有(you)一定的(de)(de)差異。
2、纖維紡絲
以聚丙烯腈碳(tan)纖維為例,聚丙烯腈以水溶(rong)(rong)劑制(zhi)得(de)15%的紡絲(si)液,水溶(rong)(rong)劑一般為硫氰酸(suan)鈉或(huo)硝酸(suan)、二(er)甲(jia)基亞砜等(deng),經過濕(shi)法紡絲(si)或(huo)者干(gan)噴(pen)紡絲(si)等(deng)紡絲(si)工藝既可(ke)制(zhi)得(de)原絲(si);制(zhi)得(de)的原絲(si)于(yu)緯織(zhi)(zhi)機中織(zhi)(zhi)成(cheng)布(bu),然后送預氧化處理器進行(xing)預氧化處理。
3、預氧化處理
預氧(yang)化(hua)(hua)處(chu)(chu)(chu)理(li)分兩段進(jin)行,聚丙烯腈(jing)纖維(wei)布先在(zai)催化(hua)(hua)劑存在(zai)于200~220℃及(ji)張力狀態(tai)(tai)條件下用空(kong)氣(或(huo)氧(yang)化(hua)(hua))進(jin)行氧(yang)化(hua)(hua)處(chu)(chu)(chu)理(li)10~30min,并在(zai)220~330℃及(ji)張力狀態(tai)(tai)條件下繼續氧(yang)化(hua)(hua)處(chu)(chu)(chu)理(li)30~100min,使纖維(wei)的(de)顏色(se)逐(zhu)漸由白變黃,最后變成銅褐色(se)。預氧(yang)化(hua)(hua)處(chu)(chu)(chu)理(li)中(zhong)產生的(de)廢氣由處(chu)(chu)(chu)理(li)裝置(zhi)中(zhong)排出,處(chu)(chu)(chu)理(li)的(de)纖維(wei)送炭化(hua)(hua)處(chu)(chu)(chu)理(li)器進(jin)行炭化(hua)(hua)處(chu)(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)化過程中產生的氮氫分解(jie)氣(qi)體(ti)及炭(tan)(tan)化分解(jie)氣(qi)體(ti)先后由(you)炭(tan)(tan)化處理裝置(zhi)中排出(chu)。
經(jing)過以(yi)上步(bu)驟,碳纖(xian)維就制(zhi)作出(chu)來了,如果需要(yao)制(zhi)作成石墨纖(xian)維,可(ke)以(yi)將(jiang)碳纖(xian)維送石墨處理(li)器中進行處理(li)。