碳素材料,按其原子在结构中排列不同,碳有三种同素异形体,即金刚石、石墨和无定形碳,它们的物理性能、化学性质及用途也各不相同。1、金刚石 :是所知自然界中**硬的物质,其晶体构造基本上为面心立方格子,每个碳原子都被周围四个碳原子所围绕,以共价键相连,强度高,莫氏硬度为10,所以通常用作切削、磨削和切割材料。当金刚石中含有微量杂质时,有半导体的性能,可以做高温整流器或固体微波器件等。天然金刚石又是贵重宝石(金刚钻)。金刚石分为Ⅰ型、Ⅱ型和六方型三种。Ⅰ型的杂质含量较高,其中氮的含量在0.0025%~0.2%,绝大多数天然金刚石属此型。Ⅱ 型是极纯的金刚石,结晶完整,氮的含量少于0.001%,导热性良好,具有半导体性能。天然金刚石中1%~2%属此型。用特殊的人工方法(如超高压高温法)可以将非金刚石结构的碳转化为金刚石,即人造金刚石。碳纤维之种类分类有许多方法,可依原料、特性、处理温度与形状来分类。宜兴国产碳纤维销售公司
现代碳纤维工业化的路线是前驱纤维炭化工艺法,所用3种原料纤维的组成、碳含量等见表。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。宜兴优势碳纤维销售用腈纶和粘胶纤维做原料,经高温氧化碳化而成,是制造航天航空等高技术器材的优良材料。
2、炭素材料和技术研究(1)超高功率石墨电极(φ500、600、700毫米)生产技术;包括质量针状焦制备技术,质量沥青浸渍剂和粘结剂制备技术,内串石墨化工艺及装备开发和生产技术集成等。(2)超微孔炭砖生产工艺,装备技术;(3)聚丙烯腈素炭纤维制备技术;(4)包括原丝及炭化级纤维适应性评价,**中模(σb≥5GPa、E ≥250GPa)制备技术、石墨纤维(σb≥2.5GPa、E≥400GPa)制备技术;(5)炭质中间相生产技术(>500t/a);包括先进电池**电极材料生产技术(电容量≥350mAh/g,能力>300t/a),自焙性炭质中间相生产技术(各向同性炭材的体积密度≥1.86g/立方厘米、能力>200t/a)和生产技术集成等。
20世纪90年代初,高性能及超高性能炭纤维已问世,预料今后工作将致力于完善工艺、扩大生产、降低成本和开发应用。一些特种碳纤维,如抗氧化碳纤维(以提高复合材料的使用温度)、低纤度碳纤维(做0.035mm超薄型预浸带用)、高导热低电阻碳纤维(以满足屏蔽电磁、射频干扰用,并可散发多余的热能)、低热膨胀系数碳纤维(供卫星天线系统、反射镜等用),中空碳纤维(用于飞机制造工业,提高复合材料的冲击韧性,核反应堆中的高温过滤介质,分离生物分子血清和血浆用的介质)和活性碳纤维,随着科学及工程的发展会有很大发展。气相生长碳纤维近期内在稳定工艺,连续化生产方面会有明显进展,工业化生产的日期预料不会太远。 [3]由Courtaulds公司,Hercules公司和Rolls—Royce公司采用RAE的技术进行工业化生产。
1976年美国联合碳化物公司生产高性能中间相沥青基碳纤维(HPCF)成功,年产量为113t,1982年增至230t,1985年增至311t。1982年起,日本东丽、东邦、日本碳公司、美国Hercules、Celanese公司、英国Courtaulds公司等,先后生产出**、超**、高模量、超高模量、**中模以及**高模等类型高性能产品,碳纤维拉伸强度从3.5GPa提高到5.5GPa,小规模产品达7.0GPa。模量从230GPa提高到600GPa,这是碳纤维工艺技术的重大突破,使应用开发进入一个新的高水平阶段。普通碳纤维之强力在120㎏/㎜2以下,杨氏模数(Young掇 Modulus)在10000㎏/㎜2以下者称之;徐州应用碳纤维市场报价
其由碳引起的反光很引人注目,外观很具有未来派色彩。宜兴国产碳纤维销售公司
碳纤维直径只有5微米,相当于一根头发丝的十到十二分之一,强度却在铝合金4倍以上。 [4]1879年爱迪生曾用纤维素纤维,如竹、亚麻或棉纱为原料,首先制得碳纤维并获得**,但当时制得的纤维力学性能很低,工艺也不能工业化,未能获得发展。20世纪50年代初,由于火箭、航天及航空等前列技术的发展,迫切需要比强度、比模量高和耐高温的新型材料,另外,采用前驱纤维为原料经热处理的工艺可制得碳纤维连续长丝,这一工艺奠定了碳纤维工业化的基础。40多年来,碳纤维经历的重大技术进展如下:宜兴国产碳纤维销售公司
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