碳纖維是什麼材料?
碳纖維是含碳量在95%以上的高強度、高模量纖維的新型纖維材料。具有耐高溫、抗摩擦、導電、導熱及耐腐蝕等特性,外形呈纖維狀、柔軟、可加工成各種織物,由於其石墨微晶結構沿纖維軸擇優取向,因此沿纖維軸方向有很高的強度和模量。
碳纖維是含碳量在90%以上的高強度、高模量纖維的新型纖維材料。耐高溫居所有化纖之首。用腈綸和粘膠纖維做原料,經高溫氧化碳化而成。是製造航天航空等高技術器材的優良材料。具有耐高溫、抗摩擦、導電、導熱及耐腐蝕等特性 外形呈纖維狀、柔軟、可加工成各種織物,由於其石墨微晶結構沿纖維軸擇優取向,因此沿纖維軸方向有很高的強度和模量。碳纖維的密度小,因此比強度和比模量高。碳纖維的主要用途是作爲增強材料與樹脂、金屬、陶瓷及炭等複合,製造先進複合材料。碳纖維增強環氧樹脂複合材料,其比強度及比模量在現有工程材料中是最高的。
現代碳纖維工業化的路線是前驅纖維炭化工藝法,製造碳纖維用的原纖維名稱化學組分碳含量/%碳纖維收率/%黏膠纖維(C6H10O5)n4521~35聚丙烯腈纖維(C3H3N)n6840~55瀝青纖維C,H9580~90採用這3種原纖維製造炭纖維的流程都包括:穩定化處理(在200~400℃空氣,或用耐燃試劑等化學處理),碳化(400~1400℃,氮氣)和石墨化(1800℃以上,氬氣氣氛下)。爲了提高炭纖維與複合材料基質的粘接性能需進行表面處理、上漿、乾燥等工序。
另一種製造碳纖維的方法是氣相生長法。將甲烷與氫的混合氣體在催化劑的存在下,於1000℃高溫下反應,可製得不連續的短切碳纖維,最大長度可達50 cm。其結構不同於聚丙烯腈基或瀝青基碳纖維,易石墨化,力學性能良好,導電性高,易形成層間化合物。
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