碳纤维资料总结

《碳纤维资料总结》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、--读?碳纤维及石墨纤维?总结一、碳纤维和石墨纤维的开展概况1.研究碳纤维的先驱：1860年，英国人约琴夫•斯旺〔J.Swan〕用碳丝制作灯泡的灯丝，早于美国人爱迪生〔T.A.Edsion〕。斯旺未能解决灯泡的真空问题，爱迪生解决的真空问题。斯旺提出利用孔口挤压纤维素成纤维技术，为后来的合成纤维提供启示。2.聚丙烯腈基碳纤维的创造者：进藤昭男〔日本大阪工业技术试验所〕从事碳素的崩散现象和崩散素胶状粒子的研究以及反响堆所用碳材料中微量彭元素的去除。进一步，他研究了民用腈纶在一些列热处理过程中物性和构造的变化，即开场研制PAN基碳纤维。研究结论是PAN纤维需要经氧化处理才能得到

2、碳纤维，确定了制取PAN基碳纤维的根本工艺流程，即氧化和碳化。但未能制造性能好的碳纤维。英国人瓦特〔W.Watt〕在预氧化的过程中施加X力牵引打通了制取高性能碳纤维的流程工艺，从此牵伸贯穿于氧化和碳化的始终，成为制造碳纤维最重要的工艺参数。目前，牵X力已细化和量化，在不同热处理过程中施加适量的牵X力，以满足构造的转化。3.从东丽公司碳纤维开展历程看原丝的重要性：日本东丽公司在碳纤维的质量和产量均位于世界之首。公司开展启示：原丝是制取高性能碳纤维的前提。1962年，公司采用民用腈纶为原丝，但生产不出质量较好的碳纤维。1967年，研究适合制造碳纤维的共聚原丝，把提高PAN〔聚丙

3、烯腈〕原丝质量放在第一位。目前主要经营T300〔碳纤维，300为拉伸强度3Gpa〕，M40〔石墨纤维,拉伸模量40Gpa〕。1981年，波音公司提出高强度、大伸长的碳纤维需求，制造大型客机的一次构造材料。1984年，东丽公司成功研制T800，满足波音公司需求。1986年，研制T1000；1992年，研制了M70J。目前，T800H已经是制造大飞机〔A380和B787〕的主要增强纤维。T1000是碳纤维中拉伸强度最高、断裂伸长最大的碳纤维。M70J的拉伸模量最高到达690Gpa，是目前PAN基石墨纤维中最高的纤维。碳纤维的单丝截面的SEM图从肾形〔1976〕变为圆形。圆形〔2

4、006〕的碳纤维成为碳纤维质量的指标之一。4.我国PAN基碳纤维的研究：起始于20世纪60年代中期，中科院XX煤炭化学研究所于1976年建成我国第一条生产线。整经加捻送丝机〔100束〕->1#预氧化炉170~220℃和牵伸5%->2#预氧化炉220~240℃和牵伸1%->3#预氧化炉240~270℃和牵伸0%->低碳炉400~700℃->高碳炉1250℃-.word.zl---->浸胶槽->红外灯烘干->收丝机〔100束〕。加工后碳纤维的拉伸强度为2.8Gpa，拉伸模量为250Gpa，断裂伸长率为1.5%。为了提高碳纤维的拉伸强度，当时采用补强处理。实验说明碳纤维的拉伸强度

5、越低其补强效果越好。补强可填补外表缺陷，有利于强度提高。但补强后的碳纤维，其外表会生成晶须和热解浮碳，这便不利于复合材料层间剪切强度的提高。故补强工艺已经淘汰。和国外的差距主要表达在：PAN原丝的质量不过关，强度低，伸长率的分散性太大，很难用同一预氧化条件来氧化处理。目前，国内碳纤维的生产大局部采用亚砜一步法。目前，面临的问题。自动化水平低；耗能大；低温碳化炉的焦油多，影响生产周期；生产环境要清洁；严格质量管理和质量检测；创新，自主研发。5.PAN基碳纤维的分类：有小丝束和大丝束之分：小丝束一般是指1~24K的碳纤维，大丝束一般是指48~540K的碳纤维。小丝束性能高，常用

6、于航天航空等尖端技术领域。大丝束性能较低，为通用级碳纤维，用于一般工业。小丝束碳纤维：一般经历聚合、纺丝、预氧化、碳化、外表处理和上浆实现流水作业。原丝生产中，聚合和纺丝从溶剂上看，东丽和Cytec用的是DMSO，三菱和台塑用的是DMF，东邦用的是ZnCl2，Hexcel用NaS，不管用哪种溶剂都可以纺出优质的原丝。相对而言DMSO要优于其他溶剂。大丝束碳纤维：碳纤维的主要生产公司是美国卓尔泰克〔Zoltek〕、碳纤维技术公司〔Aldila〕、东邦单纳克斯〔TohoTenax〕、德国西格里〔SGL〕和日本东丽公司。这些通用级的碳纤维广泛用于民用工业。大丝束的价格低于小丝束，

7、便于在民用工业应用。6.碳纤维的开展趋势：碳纤维的理论拉伸强度为180Gpa，拉伸模量为1020Gpa，其质量提升空间巨大。碳纤维的拉伸强度最高为T1000，拉伸强度为7.02Gpa，仅为理论值的4%左右；PAN基石墨纤维M70J，拉伸模量为690Gpa，为理论值的68%；对于碳石墨材料，拉伸强度最高是石墨晶须，拉伸强度为21Gpa，是理论值的11.7%左右，拉伸模量为700Gpa，是理论值的69%左右。石墨晶须的直径细，外表光滑无暇，缺陷小，因而拉伸强度高。故，细旦化、外表无暇是指提高拉伸的根本思路。****结合