我們公司長期代理土耳其AKSACA碳纖維原料,歡迎來電垂詢。 碳纖維材料介紹 碳纖維是一種纖維狀碳材料。它是一種強度比鋼的大、密度比鋁的小、比不銹鋼還耐腐蝕、比耐熱鋼還耐高溫、又能像銅那樣導電,具有許多寶貴的電學、熱學和力學性能的新型材料。用碳纖維與塑料制成的復合材料所做的飛機不但輕巧,而且消耗動力少,推力大,噪音小;用碳纖維制電子計算機的磁盤,能提高計算機的儲存量和運算速度;用碳纖維增強塑料來制造衛(wèi)星和火箭等宇宙飛行器,
機械強度高,質(zhì)量小,可節(jié)約大量的燃料。1999年發(fā)生在南聯(lián)盟科索沃的戰(zhàn)爭中,北約使用石墨炸彈破壞了南聯(lián)盟大部分電力供應,其原理就是產(chǎn)生了覆蓋大范圍地區(qū)的碳纖維云,這些導電性纖維使供電系統(tǒng)短路。 目前,人們還不能直接用碳或石墨來抽成碳纖維,只能采用一些含碳的有機纖維(如尼龍絲、腈綸絲、人造絲等)做原料,將有機纖維跟塑料樹脂結(jié)合在一起,放在稀有氣體的氣氛中,在一定壓強下強熱炭化而成碳纖維是纖維狀的碳材料,其化學組成中含碳量在90%以上。由于碳的單質(zhì)在高溫下不能熔化(在3800K以上升華),而在各種溶劑中都不溶解,所以迄今無法用碳的單質(zhì)來制碳纖維。 碳纖維可通過高分子有機纖維的固相碳化或低分子烴類的氣相熱解來制取。上前世界上產(chǎn)生的銷售的碳纖維絕大部分都是用聚丙烯腈纖維的固相碳化制得的。其產(chǎn)生的步驟為A預氧化:在空氣中加熱,維持在200-300度數(shù)十至數(shù)百分鐘。預氧化的目的為使聚丙烯腈的線型分子鏈轉(zhuǎn)化為耐熱的梯型結(jié)構(gòu),以使其在高溫碳化時不熔不燃而保持纖維狀態(tài)。B碳化:在惰性氣氛中加熱至1200-1600度,維持數(shù)分至數(shù)十分鐘,就可生成產(chǎn)品碳纖維;所用的惰性氣體可以是高純的氮氣、氬氣或氦氣,但一般多用高純氮氣。C石墨化:再在惰性氣氛(一般為高純氬氣)加熱至2000-3000度,維持數(shù)秒至數(shù)十秒鐘;這樣生成的碳纖維也稱石墨纖維。 碳纖維有極好的纖度(纖度的表示法之一是9000米長的纖維的克數(shù)),一般僅約為19克;拉力高達300KG/MM2;還有耐高溫、耐腐蝕、導電、傳熱、彭脹系數(shù)小等一系列優(yōu)異性能。目前幾乎沒有其他材料像碳纖維那樣具有那么多的優(yōu)異性能。 目前,碳纖維主要是制成碳纖維增強塑料來應用。這種增強塑料比鋼、玻璃鋼更優(yōu)越,用途非常廣泛,如制造火箭、宇宙飛船等重要材料;制造噴氣式發(fā)動機;制造耐腐蝕化工設(shè)備等。 碳纖維--是由有機母體纖維(例如粘膠絲、聚丙烯腈或瀝青)采用高溫分解法在1000~3000度高溫的惰性氣體下制成的。其結(jié)果是除碳以外的所有元素都予以去除。碳纖維呈黑色,堅硬,具有強度高、重量輕等特點,是一種力學性能優(yōu)異的新材料,它的比重不到鋼的1/4,碳纖維樹脂復合材料抗拉強度一般都在3500Mpa以上,是鋼的7~9倍,抗拉彈性模量為23000~43000Mpa亦高于鋼。因此CFRP的比強度即材料的強度與其密度之比可達到2000Mpa/(g/cm3)以上,而A3鋼的比強度僅為59Mpa/(g/cm3)左右,其比模量也比鋼高。材料的比強度愈高,則構(gòu)件自重愈小,比模量愈高,則構(gòu)件的剛度愈大,從這個意義上已預示了碳纖維在工程的廣闊應用前景,綜觀多種新興的復合材料(如高分子復合材料、金屬基復合材料、陶瓷基復合材料)的優(yōu)異性能,不少人預料,人類在材料應用上正從鋼鐵時代進入到一個復合材料廣泛應用的時代。 碳纖維的用途主要是利用其 輕而強 和 輕而硬 的力學特性,廣泛應用于航空、航天、軍工、體育休閑等結(jié)構(gòu)材料;利用其尺寸穩(wěn)定性,應用于宇宙機械、電波望遠鏡和各種成型品;利用其耐疲勞性,應用于直升飛機的葉片;利用其振動衰減性,應用于音響器材;利用其耐高溫性,應用于飛機剎車片和絕熱材料;利用其耐藥品性,應用于密封填料和濾材;利用其電氣特性,應用于電極材料、電磁波屏蔽材料、防靜電材料;利用其生體適應性,應用于人工骨、韌帶;利用其X-光透過性,應用于X-光床板等。 此外,還可以活化成活性碳纖維,應用于各種吸附領(lǐng)域。具體應用例如:①釣魚桿現(xiàn)年產(chǎn)量約1200萬只,年碳纖維用量1200t;②高爾夫球桿隨著輕量化和長尺寸化的要求,現(xiàn)已占碳纖維體育用品用途的50%,年碳纖維用量為2000t;③網(wǎng)球拍的年市場規(guī)模約為450萬只,年碳纖維用量約500t;④飛機方面,小型商務機和直升飛機的復合材料用量已占70%一80%,軍用機30%一40%,大型客機15%一20%;⑥人造衛(wèi)星結(jié)構(gòu)體、太陽能電池板和天線要用高模碳纖維,先進的運載火箭和導彈殼體、發(fā)射筒等要用T800H和T300碳纖維等;⑥土木建筑領(lǐng)域,已用于補修加工用片材、建筑部件、代鋼筋材料、屋頂構(gòu)架材料等;⑦能源領(lǐng)域,已用于汽車的壓縮天然氣罐和風車葉片(長達30-40m)、海底油田管道、升降機等;⑧交通運輸方面,已應用于賽車、汽車傳動軸、大型卡車車體等;⑨電子電器領(lǐng)域,已應用于增強熱塑性樹脂的擠出成型品,如抗靜電IC盤、筆記本電腦的筐體,具有電磁波屏蔽效果;⑩其它,還有X-射線盒、醫(yī)用床板、印刷、制膜、造紙等用的各種滾軸、空氣或氧氣呼吸用壓力容器等等。 碳纖維產(chǎn)業(yè)是由原絲(PAN)生產(chǎn)再到預浸料再到具體的終端產(chǎn)家這么一個產(chǎn)業(yè)鏈。目前,原絲的售價是40元~50元/公斤,碳纖維為200元/公斤,預浸料為500元/公斤,每一級的深加工都有高幅度的增值。 我國碳纖維的生產(chǎn)和使用尚處于起步階段,國內(nèi)碳纖維生產(chǎn)能力僅占世界高性能碳纖維總產(chǎn)量的0.4%左右,國內(nèi)用量的90%以上靠進口。而PAN原絲質(zhì)量一直是制約我國碳纖維工業(yè)規(guī)模化生產(chǎn)的瓶頸。另外,碳纖維長期以來被視為戰(zhàn)略物資,發(fā)達國家一直對外實行封鎖。因此,有關(guān)專家認為,強化基礎(chǔ)研究是創(chuàng)新之本,是發(fā)展國內(nèi)碳纖維工業(yè)的根本出路。 美國聯(lián)合碳化物公司(UCC)于1959年開始最早生產(chǎn)粘膠基碳纖維,五六十年代是粘膠基碳纖維的鼎盛時期,雖然時期已開始衰退,但是它作為耐燒蝕材料至今仍占有一席之地。1959年,日本研究人員發(fā)明了用聚丙烯腈(PAN)原絲制造碳纖維的新方法。在此基礎(chǔ)上,英國皇家航空研究院研制出了制造高性能PAN基碳纖維的技術(shù)流程,使其發(fā)展駛?cè)肓丝燔嚨溃琍AN基碳纖維成為當前碳纖維工業(yè)的主流,產(chǎn)量占世界總產(chǎn)量的90%左右。1974年,美國聯(lián)合碳化物公司開媽了高性能中間相瀝青基碳纖維Thornel-35的研制,并取得成功。目前Thornel-P系列高性能瀝青碳纖維仍是最好的產(chǎn)品,這樣就形成了PAN基、瀝青基和粘膠基碳纖維的三大原料體系。世界碳纖維的主要生產(chǎn)商為日本的東麗、東邦人造絲、三菱人造絲三大集團和美國的卓爾泰克(ZOLTEK)、阿克蘇(AKZO)、阿爾迪拉(ALDILI)和德車的SGL公司等。其中日本三大集團占世界生產(chǎn)能力的75%。世界CT型碳纖維總生產(chǎn)能力為22100噸/年,LT型碳纖維總生產(chǎn)能力為9550噸/年;實際生產(chǎn)量約為7000噸/年。在20世紀90年代中期以前,軍事工業(yè)、航天與航空工業(yè)與體育休閑業(yè)一直是CT型碳纖維的主要市場。自1996年美國成功地將LT型碳纖維工為化以后,CT型碳纖維與LT型碳纖維競爭十分激烈。當前世界上PAN基炭纖維正處于迅速增長的發(fā)展期:產(chǎn)品性能趨向于高性能化,T700S加快取代T300作通用級炭纖維;產(chǎn)量增加較快,1996~2000增長48.1%;航天航空和體育用品用量增加穩(wěn)定,民用工業(yè)用量增幅較大,已超過前兩者,特別是隨著大絲束炭纖維的大規(guī)模生產(chǎn),價格的降低,民用工業(yè)需求增加迅猛。