一、碳纖維是什么材料
纖(xian)(xian)維(wei)(wei)(wei)材(cai)料是纖(xian)(xian)維(wei)(wei)(wei)狀物(wu)質通過紡織加工工藝形(xing)成的(de)結(jie)構化材(cai)料,可以(yi)制作纖(xian)(xian)維(wei)(wei)(wei)材(cai)料的(de)材(cai)質眾多,如常(chang)見的(de)玻璃纖(xian)(xian)維(wei)(wei)(wei)、石棉纖(xian)(xian)維(wei)(wei)(wei)、聚(ju)酯纖(xian)(xian)維(wei)(wei)(wei)等(deng),碳(tan)纖(xian)(xian)維(wei)(wei)(wei)也是纖(xian)(xian)維(wei)(wei)(wei)材(cai)料的(de)一種。
碳纖(xian)(xian)維是由碳元素組(zu)成的一種(zhong)(zhong)特(te)種(zhong)(zhong)纖(xian)(xian)維,其(qi)含碳量在90%以(yi)上,是一種(zhong)(zhong)高(gao)強度(du)、高(gao)模(mo)量纖(xian)(xian)維,用腈綸(lun)和粘膠纖(xian)(xian)維做原料,經高(gao)溫氧化(hua)(hua)碳化(hua)(hua)而成。和其(qi)他纖(xian)(xian)維材料相比,碳纖(xian)(xian)維的密(mi)度(du)小(xiao),因此比強度(du)和比模(mo)量高(gao),具有耐(nai)高(gao)溫、抗(kang)摩擦(ca)、導(dao)(dao)電、導(dao)(dao)熱(re)及耐(nai)腐蝕等(deng)特(te)性。
二、碳纖維是怎么制造出來的
碳(tan)纖(xian)維(wei)主(zhu)要由碳(tan)組成,不過(guo)(guo)它并不是直接用碳(tan)或石墨來制(zhi)取的(de),而是采用一(yi)些含碳(tan)的(de)有機纖(xian)維(wei)原料(liao)(liao),將有機纖(xian)維(wei)與塑料(liao)(liao)樹(shu)脂(zhi)結合(he)在一(yi)起(qi)炭(tan)化(hua)制(zhi)得碳(tan)纖(xian)維(wei),具體的(de)制(zhi)作過(guo)(guo)程是:
1、選取有機纖維
被選(xuan)用來(lai)制(zhi)備碳(tan)(tan)纖(xian)維(wei)(wei)的(de)(de)有(you)(you)機纖(xian)維(wei)(wei)主要包(bao)括:聚丙烯腈(jing)纖(xian)維(wei)(wei)、瀝(li)青纖(xian)維(wei)(wei)、粘膠絲或酚醛纖(xian)維(wei)(wei)等,其(qi)中(zhong)應用較(jiao)普遍的(de)(de)是(shi)聚丙烯腈(jing)碳(tan)(tan)纖(xian)維(wei)(wei)和瀝(li)青碳(tan)(tan)纖(xian)維(wei)(wei)。選(xuan)用不(bu)同的(de)(de)有(you)(you)機纖(xian)維(wei)(wei)作為(wei)原料(liao),對具體的(de)(de)工藝參數會有(you)(you)不(bu)同的(de)(de)要求,制(zhi)備出來(lai)的(de)(de)碳(tan)(tan)纖(xian)維(wei)(wei)的(de)(de)性能也會有(you)(you)一定(ding)的(de)(de)差異。
2、纖維紡絲
以(yi)聚丙(bing)烯腈(jing)碳纖維(wei)為例,聚丙(bing)烯腈(jing)以(yi)水溶劑制(zhi)得15%的紡(fang)絲液,水溶劑一般為硫(liu)氰酸鈉(na)或硝酸、二甲基亞(ya)砜等,經過濕法紡(fang)絲或者干噴紡(fang)絲等紡(fang)絲工藝既可制(zhi)得原絲;制(zhi)得的原絲于緯(wei)織機(ji)中織成(cheng)布,然后送預氧化處(chu)理器進行預氧化處(chu)理。
3、預氧化處理
預氧化處(chu)理(li)(li)分兩(liang)段進(jin)行,聚(ju)丙烯(xi)腈(jing)纖維(wei)布先在催(cui)化劑存在于200~220℃及張(zhang)力狀(zhuang)態(tai)條(tiao)件下(xia)用(yong)空氣(或氧化)進(jin)行氧化處(chu)理(li)(li)10~30min,并在220~330℃及張(zhang)力狀(zhuang)態(tai)條(tiao)件下(xia)繼續氧化處(chu)理(li)(li)30~100min,使纖維(wei)的(de)(de)顏色(se)(se)逐(zhu)漸由白變(bian)(bian)黃(huang),最后變(bian)(bian)成銅褐色(se)(se)。預氧化處(chu)理(li)(li)中產生(sheng)的(de)(de)廢氣由處(chu)理(li)(li)裝置(zhi)中排出(chu),處(chu)理(li)(li)的(de)(de)纖維(wei)送炭(tan)(tan)化處(chu)理(li)(li)器進(jin)行炭(tan)(tan)化處(chu)理(li)(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(sheng)的氮氫(qing)分解氣(qi)體及炭(tan)(tan)化分解氣(qi)體先后由(you)炭(tan)(tan)化處理(li)裝置中排出。
經過以上步驟,碳(tan)纖維(wei)就制作(zuo)出(chu)來了,如果(guo)需要(yao)制作(zuo)成(cheng)石(shi)(shi)墨纖維(wei),可以將碳(tan)纖維(wei)送石(shi)(shi)墨處(chu)理器中(zhong)進行處(chu)理。