碳纖維在20、21世紀(jì)的發(fā)展

08 4448

copyright 123456

20世紀(jì)80年代，為了提高中間相瀝青（成分:瀝青質(zhì)和樹(shù)脂)可紡性，降低（reduce)紡絲溫度（temperature)和碳(C)纖維成本，日本、美國(guó)許多研究（research)者又掀起(xiān qǐ)開(kāi)發(fā)新中間相產(chǎn)品(Product)的熱潮，涌現(xiàn)出新中間相、預(yù)中間相、潛在中間相、可溶性中間相等專利（意為：公開(kāi)的信件或公共文獻(xiàn)），90年代出現(xiàn)了合成（解釋:由幾個(gè)部分合并成一個(gè)整體)中間相瀝青。碳纖維制品就是指以碳纖維預(yù)浸布為原材料，通過(guò)不同的加工方法，加工成為能夠滿足使用要求的材料制品。這些均是制備高性能碳和石墨(化學(xué)式C )纖維的優(yōu)良前驅(qū)體。1985年三菱石油公司(Company)建立了年產(chǎn)1～10t的HPCF中試裝置，拉伸強(qiáng)度（strength)為3.0GPa，拉伸模量為734GPa，90年代三菱化學(xué)以合成中間相瀝青為原料建成500t規(guī)模的HPCF工廠，其產(chǎn)品拉伸強(qiáng)度為3.0GPa，拉伸模量為735GPa。 123,123
  
  21世紀(jì)J.C.Withers等人開(kāi)發(fā)了一種新的瀝青（成分:瀝青質(zhì)和樹(shù)脂)碳(C)纖維制備工藝，調(diào)制過(guò)的瀝青經(jīng)紡絲后，直接熱處理(chǔ lǐ)至1800℃獲拉伸強(qiáng)度（strength)為2.0GP
　　A、斷裂（fracture)伸長(zhǎng)率大于1%的碳(C)纖維制品，該工藝的簡(jiǎn)化將大幅度降低（reduce)碳(Low carbon)纖維的成本；K.S.Yang等人采用中間相瀝青（成分:瀝青質(zhì)和樹(shù)脂)和聚丙烯的混合物為原料，熔融噴吹后，經(jīng)氧(Oxygen)化（oxidation)、碳化獲得含有納米級(jí)中空孔的碳纖維，近年還有用碳納米管加入瀝青（成分:瀝青質(zhì)和樹(shù)脂)中進(jìn)行改性等研究（research)方面的工作。碳纖維復(fù)合材料在復(fù)合材料大家族中，纖維增強(qiáng)材料一直是人們關(guān)注的焦點(diǎn)。自玻璃纖維與有機(jī)樹(shù)脂復(fù)合的玻璃鋼問(wèn)世以來(lái)，碳纖維、陶瓷纖維以及硼纖維增強(qiáng)的復(fù)合材料相繼研制成功，性能不斷得到改進(jìn)，使其復(fù)合材料領(lǐng)域呈現(xiàn)出一派勃勃生機(jī)。下面讓我們來(lái)了解一下別具特色的碳纖維復(fù)合材料。碳纖維制品由于碳纖維擁有極高的材質(zhì)特性，因此碳纖維制品的強(qiáng)度大，硬度高，遠(yuǎn)超過(guò)同體積同重量的金屬材質(zhì)。因此，碳纖維制品在航空、航海、軍工等高科技工業(yè)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。也正是因?yàn)槿绱?，此前世界上碳纖維技術(shù)發(fā)達(dá)的國(guó)家（美國(guó)、德國(guó)、日本、韓國(guó)），對(duì)于向中國(guó)輸出碳纖維產(chǎn)品和技術(shù)，保持著極其謹(jǐn)慎的態(tài)度。即使在目前，我國(guó)碳纖維以及碳纖維制品的進(jìn)口，還受到發(fā)達(dá)國(guó)家的嚴(yán)格控制。美國(guó)Kentucky大學(xué)的能源（解釋:向自然界提供能量轉(zhuǎn)化的物質(zhì))應(yīng)用研究中心，研究了多壁碳納米管增強(qiáng)各向同性瀝青（成分:瀝青質(zhì)和樹(shù)脂)的力學(xué)性能，碳納米管包含比重為1%時(shí)，拉伸強(qiáng)度（strength)提高了27%，拉伸模量提高了17%，用HAAKE Polylab Rheonix把碳納米管和煤瀝青均勻（jūn yún)混合并紡絲。用多壁碳納米管增強(qiáng)煤瀝青制備碳纖維，碳納米管含量為5%時(shí)，纖維強(qiáng)度由2.8GPa提高到4.2GPa，提高24%，模量由96GPa提高到155GPa，提高65%。 copyright 123456