碳纖維(Carbon Fiber,簡(jiǎn)稱CF),是一種含碳量在95%以上的高比強(qiáng)度、高比模量,耐高溫,耐腐蝕,耐疲勞,抗蠕變,導(dǎo)電,傳熱,和熱膨脹系數(shù)小等一系列優(yōu)異性能的新型纖維材料。

按照生產(chǎn)碳纖維的原料不同將碳纖維分為兩大類:1.人造纖維,如粘膠絲、人造棉、木質(zhì)素纖維等;2.合成纖維,從石油等自然資源中提純出來(lái)的原料,在經(jīng)過(guò)處理后紡織成絲,如腈綸纖維,瀝青基纖維,聚丙烯腈(PAN)基纖維等。目前實(shí)現(xiàn)了工業(yè)化制備工藝的只有以瀝青基纖維、膠粘(纖維素)基纖維以及聚丙烯腈(PAN)基纖維三種。

以聚丙烯腈(PAN)基碳纖維為例:

在一定的聚合條件下,丙烯腈(AN)在引發(fā)劑的自由基作用下,雙鍵被打開,形成線型聚丙烯腈分子鏈。然后將合成的聚丙烯腈紡絲液經(jīng)過(guò)濕法紡絲或干噴濕紡等工藝后得到PAN原絲,PAN原絲經(jīng)過(guò)在預(yù)氧化爐中(200-300℃)預(yù)氧化后轉(zhuǎn)入碳化爐中進(jìn)行碳化處理,包括低溫碳化(300-1000℃)和高溫碳化(1000-1800℃),最后碳纖維經(jīng)過(guò)表面處理和上漿,即可得到碳纖維產(chǎn)品。

目前碳纖維主要分為三種類型:粘膠(纖維素)基碳纖維、瀝青基碳纖維以及聚丙烯腈(PAN)基碳纖維。

1.粘膠(纖維素)基碳纖維:制備成本高,目前產(chǎn)量不到世界碳纖維總量的1%,具有耐燒蝕的特性,因含堿金屬、堿土金屬離子較少,燃燒產(chǎn)生的鈉光弱,雷達(dá)不易發(fā)現(xiàn),常用于軍事工業(yè)方面,尤其是火箭、導(dǎo)彈和航天飛機(jī)的鼻錐等,另外也可以作為剎車片、放射性同位素能源盒等。

2.瀝青基碳纖維:是日本群馬大學(xué)的大谷杉郎在1965年研制成功,1970年日本吳羽化工公司的瀝青基碳纖維上市,1975年美國(guó)聯(lián)合碳化物公司開始生產(chǎn)高性能瀝青基碳纖維,20世紀(jì)90年代,我國(guó)鞍山東亞精細(xì)化工有限公司引進(jìn)200t瀝青基碳纖維生產(chǎn)線,并于1995年投產(chǎn)。

3.聚丙烯腈(PAN)基碳纖維:由于PAN基碳纖維制備簡(jiǎn)單,原料來(lái)源豐富,成本低,成為目前全球產(chǎn)量最大的一種碳纖維。其力學(xué)性能優(yōu)異,尤其是抗拉強(qiáng)度、彈性模量等是三種碳纖維中最好的,應(yīng)用范圍較廣,建筑行業(yè),航空航天領(lǐng)域,軍工領(lǐng)域,以及體育用品等都能應(yīng)用,在目前日常生活中也能接觸到碳纖維制品,如碳纖維汽車,碳纖維自行車等都是PAN基碳纖維。

天安新材料有限公司全部采用聚丙烯腈(PAN)基碳纖維原絲,并使用德國(guó)進(jìn)口的設(shè)備生產(chǎn)高性能的碳纖維布和碳纖維板材,天安雙向碳纖維布成型工藝是將碳纖維原絲通過(guò)編制成型,絲束種類包括3K、6K、12K,編制形式有平紋、斜紋以及足球紋,具體的規(guī)格參數(shù)如下圖1所示。碳纖維板的生產(chǎn)工藝是碳纖維原絲浸漬樹脂拉擠成型的復(fù)合材料,寬幅可以在2-30cm之間,厚度在1.2-4mm之間,具體規(guī)格參數(shù)如下圖2所示。本公司制備的碳纖維產(chǎn)品主要應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域,建筑領(lǐng)域,軍工領(lǐng)域等多方面,另外接受具有專門特殊性能要求和不同規(guī)格參數(shù)產(chǎn)品的定制,歡迎各位商談合作。

圖1. 天安雙向碳纖維布產(chǎn)品的規(guī)格參數(shù)

圖2. 天安碳纖維板的規(guī)格參數(shù)

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