碳纤维是一种新型的非金属材料,它是由与金刚石材料相同的碳材料制成,温度在1000℃以上。它及其复合材料具有高比强度、高比模量、抗疲劳、抗蠕变、耐高温、耐腐蚀、耐磨损、尺寸稳定、导电、导热、热膨胀系数小、自润滑、吸能、抗震等一系列优异性能。碳纤维的另一个重要特点是比重低。比重1.6左右,是铝的一半,钢的五分之一。碳纤维虽然重量轻,但强度高,“比强度”高。它的比强度是钢的五倍,刚性很好。鉴于碳纤维的上述优良特性,碳纤维的应用范围越来越广阔。从50年代开始,主要用于火箭、航天、航空等高精尖科学,80年代广阔应用于运动器材、纺织、化工机械、医学等领域。碳纤维复合材料具有良好的抗疲劳性能,用这种新型复合材料制成的零件使用寿命长,维护或更新频率低。北京医疗器械用碳纤维种类齐全找上海泰晟
现代碳纤维工业化的路线是前驱纤维炭化工艺法。
制造碳纤维用的原纤维名称化学组分碳含量、碳纤维收率、黏胶纤维(C6H10O5)n4521~35聚丙烯腈纤维(C3H3N)n6840~55沥青纤维C,H9580~90
采用这3种原纤维制造炭纤维的流程都包括:稳定化处理(在200~400℃空气,或用耐燃试剂等化学处理),碳化(400~1400℃,氮气)和石墨化(1800℃以上,氩气气氛下)。为了提高炭纤维与复合材料基质的粘接性能需进行表面处理、上浆、干燥等工序。
另一种制造碳纤维的方法是气相生长法。将甲烷与氢的混合气体在催化剂的存在下,于1000℃高温下反应,可制得不连续的短切碳纤维,最大长度可达50 cm。其结构不同于聚丙烯腈基或沥青基碳纤维,易石墨化,力学性能良好,导电性高,易形成层间化合物。 北京医疗器械用碳纤维种类齐全找上海泰晟碳纤维的比重1.6左右,是铝的一半,钢的五分之一。
用“坚如磐石、韧如发丝”来形容碳纤维材料毫不为过。别看碳纤维材料像纺织纤维一样柔软可加工,却是一种强度比钢大,且耐腐蚀、耐高温、导电导热性好的新一代高性能材料。人们平时接触非常多的碳纤维材料自行车,就是借助了碳纤维材料没有塑性形变的特性,不但减轻了车身重量,更提升了自行车的使用寿命。
目前,碳纤维复合材料的特性还存在着巨大的提升空间。在碳纤维材料重点研究的树脂领域,碳纤维的应用将进一步提升武器装备各部件的使用寿命,并非常大的改善武器装备抗冲击韧性、耐疲劳损伤性、工艺性和耐湿热性。
稳定:使用400度加热氧化的方法使热塑性PAN线形大分子链转化为非塑性耐热梯形结构,使其在高温下不熔不燃,保持纤维形态,热力学处于稳定状态。
碳化:需要在温度1千到2千度,将PAN中非碳元素驱除,而后生成含碳量90%以上的具有乱层石墨结构的碳纤维。
石墨化:需要温度在2千到3千度,将无定型、乱层结构的碳化材料向三维石墨结构转化,是提高碳纤维模量的主要技术措施。
碳纤维从原丝生产工艺到制成品的详细过程就是由上道原丝生产工艺产出PAN原丝,经过送丝架湿热预牵伸后,由牵伸机器依次传送到预氧化炉,经过数台预氧化炉群的不
同梯度的温度烤化后,形成氧化纤维即预氧丝;预氧丝经过中温、高温碳化炉后形成碳纤维;碳纤维再经过表面处理上浆、干燥等工艺得到碳纤维成品。全过程连续走丝,
精确控制,任何一道工序出现些许问题都会影响稳定生产和碳纤维产品的质量。碳纤维生产工艺流程长,技术关键点多,生产壁垒高,是多学科、多技术的集成。
目前上海泰晟的复晟碳纤维复合材料已用于以下几个领域:液晶领域、半导体领域、机器人领域纺织领域等。
碳纤维是指碳含量为90% 或以上的强度高、高模量纤维。碳纤维有100年的历史,自20世纪50年代以来,碳纤维开始用于航空航天工业,其性能和工艺得到了高速发展。尽管碳纤维被贴上了高性能、高成本的标签,但根据不同的分类标准,碳纤维也有不同的分类。根据常见的制造工艺,碳纤维可分为湿碳、干碳和锻造碳纤维。
湿碳是在碳纤维布上刷不饱和树脂胶,然后用清洁剂固化。湿碳的成本相对较低,因此就组件强度和制造成本而言,它将比干燥便宜得多。
干碳是通过在特定温度和压力下固化而形成的。干碳具有出色的轻质性能,是超级跑车和高性能汽车的理想材料。 计算机辅助优化的叠层设计,确保产品的安全性、轻量化,依据力学原理在结构设计上采用碳纤维单向预浸布;北京医疗器械用碳纤维种类齐全找上海泰晟
面对驾驶过程中可能遇到的突发状况,碳纤维汽车座椅能够承受强烈的动态冲击,减少座椅变形或断裂。北京医疗器械用碳纤维种类齐全找上海泰晟
按照用途市场划分,2020年碳纤维应用市场细分大致如下:
风能———23%
航空航天———20%
体育用品———12%
汽车———10%
压力容器———10%
用于注塑塑料和其他短纤维应用的复合材料———8%
建筑和基础设施———8%
其他细分市场———9%
正如COVID之前的时期一样,随着新应用和项目的投产,碳纤维的所有细分市场都具有巨大的增长潜力。在COVID-19暴发之前,碳纤维具有吸引力的潜在长期大趋势保持不
变。碳纤维的优势:刚度、较高的强度重量比、耐腐蚀性、导电性等,至今仍然有效。为了实现增长,碳纤维和CFRP零件必须同时具有技术和经济效益。
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