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碳纖維

研發(fā)歷史

 

碳纖維是以合成纖維或人造纖維為原料,在張力下,經(jīng)熱處理預氧化成不熔纖維,進 一步在惰性氣氛下高溫燒制碳化(或稱石墨化)而成。其原料主要有聚丙烯腈纖維  PAN),粘膠纖維和瀝青纖維(Pitch)。

 

早在1850年,有人將天然纖維素纖維制成了碳絲,可以用來做電燈的燈絲,但這種碳絲強度不高。1959年美國人開始研究從人造絲制取碳纖維,將人造絲經(jīng)200以上高溫處理并加牽伸,從而制得具有良好性能的碳纖維,但還不是高強度、高模量的碳纖維。1964年英國Watt等人在聚丙烯腈(PAN)預氧化過程中對纖維施加張力,獲得了高強度和高模量的碳纖維。其后,日本東麗公司研發(fā)出聚丙烯腈共聚物纖維,并結(jié)合國外碳化技術生產(chǎn)出高強度、高模量碳纖維。

 

產(chǎn)品應用

 

碳纖維具有優(yōu)異的力學性能,抗張強度為360-720 kg/mm2,模量為2.4-3kg/mm2,斷裂伸長率為1.5-2.0%,耐高溫(可在380左右使用),但比重稍高于芳綸(碳纖維比重為1.76-1.8 g/c m3)。

 

碳纖維主要應用于飛機,火箭,導彈,衛(wèi)星等航空航天器具中使用的復合材料,也可用于賽車,船舶,防彈衣,滑雪板,釣魚桿,網(wǎng)球拍等需要高強度力學性能用品的制造。

 

研發(fā)趨勢

 

碳纖維具有重要的軍事用途,其制造技術及研發(fā)情況,均屬各國技術保密內(nèi)容。但進一步提高碳纖維性能,改進碳纖維制造工藝應是碳纖維的研發(fā)趨勢。

(撰稿 胡漢杰)

主要文獻:

1.《 高分子科學今天與明天》  施良和  胡漢杰 主編 1994年出版 化工出版社

2.《高分子科學技術發(fā)展簡史》錢保功 王洛禮 王霞瑜 編著1994年出版 科學出版社