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认识碳纤维
添加时间:2017.04.14

       碳纤维是由一条又长又薄的碳原子组成的,直径为0.0002-0.0004(0.005-0.010)毫米。这些碳原子的微观晶体是联系在一起的,或多或少都是平行排列的轴向纤维。晶体排列使纤维的令人难以置信的强大。几千碳纤维扭在一起形成一个纱、可自行或编织成织物。织物,纱线或结合环氧树脂形成各种复合材料。复合材料可用于制造飞机和太空船零件,风车叶片,赛车或自行车的框架,高尔夫球杆轴、汽车配件,钓鱼杆,帆船桅杆,以及许多其他的配件使其重量轻、强度高。

       碳纤维是20世纪50年代作为强化材料高温烧制而成,用作生产导弹配件。初期的纤维加热制造,直到结成了人造丝。这个过程的效率低下,产生的纤维含有碳,只有大约20%的低强度和刚度特性。在20世纪60年代初,开发利用了聚丙烯腈为原料,使碳纤维含有了55%碳和有更好的性能。聚丙烯腈转换过程的基本方法,迅速成了初期碳纤维生产的基本方法。
在70年代,有人实验从石油中提炼加工碳纤维。这些纤维含有大约85%的碳,具有优异的抗折强度。不幸的是,他们只有有限的抗压强度、没有被广泛接受。
       今天,碳纤维是许多产品的重要配件,碳纤维应用在逐年快速发展。美国、日本和西欧是主要的碳纤维生产商。
       炭纤维的分类:碳纤维按拉伸模量进行分类,用拉伸模量的多少来衡量一定直径的纤维拉力。英语的计量单位为镑在每平方英寸的横截面积的力。炭纤维份为“低模量”张力在34.8万磅以下(240万kPa)。其他种类的顺序按拉伸模量,包括“标准”,“中级模数”、“高弹性模量、”和“超高模数。”弹性模量碳纤维的结构有超高压72.5-145.0,拉伸模量达到1.0 500万磅(kPa)。作为对照,钢有拉伸模量约29亿磅(约200万kPa)。因此,最有力的碳纤维是钢大约五倍。
       石墨纤维指的是有石油沥青为原料生产的一种超高模纤维,这些纤维,有一个内部结构的三维晶体排列紧密接近的特点,是一种纯净的形式的碳称为石墨。
 原材料
  用来生产碳纤维原料被称为原丝,大约90%的碳纤维生产原料是聚丙烯腈。其余10%是由人造丝和石油沥青。
       所有这些材料都有机聚合物,其特点是被碳原子长串绑在一起的分子。各公司确切的原丝基体成分是不同,通常被认为是一个商业秘密。
       在生产过程中,使用了各种气体和液体,这些材料有些是为了与纤维反应,以达到特定的效果 其他材料的设计,或不作出反应,以防止某些与纤维的反应。 这些过程中的许多材料的确切成分同样被认为是商业秘密。   制造业工艺
       在碳纤维制造过程中分化学和机械部分,原丝长股或纤维被拉进炉内,然后在无氧状态下加热到一个非常高的温度。无氧,纤维不能燃烧。相反,高温使纤维原子猛烈振动直到最后非碳原子而被清除。这一过程称为碳化过程,长束组成的纤维,紧密互锁,只留下了少数非碳原子剩余。这既是典型的使用聚丙烯腈生产碳纤维的操作序列。