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1969年日本碳公司開發(fā)高性能聚丙烯腈基碳纖維獲得成功。1970年日本東麗(Toray Textile Inc.)公司依靠先進(jìn)的聚丙烯腈原絲技術(shù),并與美國(guó)聯(lián)合碳化物公司交換碳化技術(shù),開發(fā)高性能聚丙烯腈基碳纖維。1971年?yáng)|麗公司將高性能聚丙烯腈基碳纖維產(chǎn)品(Torayca)投放市場(chǎng)。隨后產(chǎn)品的性能、品種、產(chǎn)量不斷發(fā)展,至今仍處于**地位。此后,日本東邦、旭化成、三菱人造絲及住友公司等相繼投入聚丙烯腈基碳纖維的生產(chǎn)行列。(見(jiàn)聚丙烯腈基碳纖維)1970年日本吳羽化學(xué)工業(yè)公司采用大谷杉郎的**,首先建成年產(chǎn)120t普通型(GPCF)瀝青基碳纖維的生產(chǎn)廠,1978年產(chǎn)量增到240t。該產(chǎn)品被用作水泥增強(qiáng)材料后,發(fā)現(xiàn)效果很好,1984年產(chǎn)量增至400t,1986年再次增加到900t。1976年美國(guó)聯(lián)合碳化物公司生產(chǎn)高性能中間相瀝青基碳纖維(HPCF)成功,年產(chǎn)量為113t,1982年增至230t,1985年增至311t。組成本復(fù)合填料的三種材質(zhì),全部具有壽命在10年以上的優(yōu)點(diǎn)。建鄴區(qū)國(guó)產(chǎn)碳纖維填料
碳纖維是用人造纖維為原料,在隔絕空氣的條件下經(jīng)高溫碳化而成的。用作碳纖維的原料要求在加熱升溫時(shí)不熔化、不劇烈分解。工業(yè)上常用的原料是腈綸、瀝青和人造粘膠纖維。它們?cè)?00-300℃的空氣中并施加一定的張力進(jìn)行預(yù)氧化處理,然后在氮?dú)獾谋Wo(hù)下,在1000-500℃的高溫下進(jìn)行碳化處理,即可制成含碳量為85%-95%的碳纖維。如果將碳纖維在2500-3000℃的高溫下,在氮?dú)庵羞M(jìn)行石墨化處理,則碳纖維中的石墨晶體沿著纖維方向的排列會(huì)更加整齊,從而提高了彈性模量。經(jīng)過(guò)石墨化處理的碳纖維又稱石墨纖維或高模量碳纖維。與玻璃纖維相比,碳以石墨方式出現(xiàn),是六方晶體結(jié)構(gòu)建鄴區(qū)國(guó)產(chǎn)碳纖維填料使填料內(nèi)部可以同時(shí)發(fā)生硝化、反硝化反應(yīng)。
靜態(tài)強(qiáng)度試驗(yàn)是指拉伸試驗(yàn),抗壓試驗(yàn),抗彎試驗(yàn),剪切試驗(yàn),熱膨脹試驗(yàn),熱傳導(dǎo)試驗(yàn)和測(cè)定體積百分率(V1)等。動(dòng)態(tài)試驗(yàn)是指振動(dòng)試驗(yàn),疲勞試驗(yàn),蠕變?cè)囼?yàn),沖擊試驗(yàn)和耐氣候試驗(yàn)等。只有通過(guò)上述試驗(yàn),才能被用來(lái)作為結(jié)構(gòu)材料。另外,復(fù)合材料所特有的試驗(yàn)方法是用超聲波或激光,從波形圖上測(cè)定它的分層和粘合情況,克服復(fù)合材料可靠性差這一弱點(diǎn)的研究工作,也正在受到重視。然而,碳纖維增強(qiáng)塑料和硼纖維增強(qiáng)塑料尚未確立統(tǒng)一的試驗(yàn)方法,世界各國(guó),各企業(yè)中都有各自的方法,英國(guó)RAE (皇家航空研究所)正在努力謀求以它為主地提出統(tǒng)一規(guī)范,由于碳纖維增強(qiáng)塑料和已熟悉的玻璃纖維增強(qiáng)塑料在性質(zhì)上有很大的差異,因而它們的試驗(yàn)方法也應(yīng)該有較大的不同
粘接好的半成品帕加尼Zonda Cinques的碳纖維花紋完全不用車漆來(lái)修飾之后再采利用高溫高壓烤箱來(lái)使粘合后的體積進(jìn)一步壓縮、強(qiáng)化,**終出爐的將是組件的成品毛坯,經(jīng)過(guò)去毛邊、打磨、拋光等工序,亮閃閃的車身組件就加工好了。這一過(guò)程看似簡(jiǎn)單,但是其中碳纖維布的成本以及工序成本,仍然使這一工藝無(wú)法大規(guī)模應(yīng)用,所生產(chǎn)的產(chǎn)品也是異常昂貴。全碳自行車架碳纖維汽車組件輕量化程度之高摸上去手感與塑料差不多,卻有著鋼鐵一般強(qiáng)度和韌性的碳纖維組件,不僅能夠幫助整車有效減重,更由于其昂貴的特性而變成奢華的象征。以法拉利、蘭博基尼、帕加尼等為**的意大利超級(jí)跑車想必大家非常熟悉,為了追求輕量化,由于制造過(guò)程幾乎不計(jì)成本,所以在車上大規(guī)模應(yīng)用碳纖維組件甚至整車使用碳纖維材料完全不是難題坐落于江蘇南通的總部。
若依加工處理溫度分類時(shí),則可分為耐炎質(zhì);碳素質(zhì)與石墨質(zhì)等三種。耐炎質(zhì)碳纖之處理加熱溫度為200~350℃,可供作電氣絕緣體;碳素質(zhì)碳纖之處理加熱溫度為500~1500℃,可供電氣傳導(dǎo)性材料用;石墨質(zhì)碳纖之處理加熱溫度在2000℃以上,除耐熱性與電氣傳導(dǎo)性提高外,亦具自我潤(rùn)滑性。若按碳纖維制品之形狀分類時(shí),可分為棉狀短纖維;長(zhǎng)絲狀連續(xù)纖維;纖維束(Tow);?織物;?氈毯與?編制長(zhǎng)形物等。嫘縈系碳纖維嫘縈纖維素纖維加熱處理時(shí)不會(huì)熔融,若在無(wú)氧狀態(tài)下的不活性氣體(Inert Gas)中加熱處理,則極易取得碳纖維。3.2 聚丙烯腈系碳纖維聚丙烯腈(PAN)系碳纖維之制造工程大致可分為聚丙烯腈纖維之制備;安定化工程(耐炎化);碳化工程;?表面處理與上漿工程;?石墨化工程等五個(gè)程序。填塞的螺旋纏繞聚丙烯纖維束或者親水聚氨酯生物海綿。寶山區(qū)進(jìn)口碳纖維填料
碳纖維填料由于碳纖維絲的表面呈凹凸?fàn)?,比表面積百倍于其他填料。建鄴區(qū)國(guó)產(chǎn)碳纖維填料
20世紀(jì)70年代末期,國(guó)際理論與應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會(huì)(IUPAC)曾對(duì)炭纖維的分類和命名作了規(guī)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(hào)(如HT表示**、HM高模、SHT超**、HTHS**高應(yīng)變、IM中模及UHM超高模等)。同時(shí)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(zhǎng)的碳纖維是易石墨化碳。建鄴區(qū)國(guó)產(chǎn)碳纖維填料
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