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碳纤维

时间:2005-08-19
关键词:碳纤维 来源:胡汉杰老师

研发历史

   
碳纤维是以合成纤维或人造纤维为原料,在张力下,经热处理预氧化成不熔纤维,进 一步在惰性气氛下高温烧制碳化(或称石墨化)而成。其原料主要有聚丙烯腈纤维  (PAN),粘胶纤维和沥青纤维(Pitch).
    早在1850年,有人将天然纤维素纤维制成了碳丝,可以用来做电灯的灯丝,但这种碳丝强度不高。1959年美国人开始研究从人造丝制取碳纤维,将人造丝经200℃以上高温处理并加牵伸,从而制得具有良好性能的碳纤维,但还不是高强度、高模量的碳纤维。1964年英国Watt等人在聚丙烯腈(PAN)预氧化过程中对纤维施加张力,获得了高强度和高模量的碳纤维。其后,日本东丽公司研发出聚丙烯腈共聚物纤维,并结合国外碳化技术生产出高强度、高模量碳纤维。

产品应用

   
碳纤维具有优异的力学性能,抗张强度为360-720 kg/mm2,模量为2.4万-3万kg/mm2,断裂伸长率为1.5-2.0%,耐高温(可在380℃左右使用),但比重稍高于芳纶(碳纤维比重为1.76-1.8 g/c m3).
    碳纤维主要应用于飞机,火箭,导弹,卫星等航空航天器具中使用的复合材料,也可用于赛车,船舶,防弹衣,滑雪板,钓鱼杆,网球拍等需要高强度力学性能用品的制造。

研发趋势
    碳纤维具有重要的军事用途,其制造技术及研发情况,均属各国技术保密内容。但进一步提高碳纤维性能,改进碳纤维制造工艺应是碳纤维的研发趋势。

                                             (撰稿 胡汉杰)
  
主要文献:
1.《 高分子科学今天与明天》  施良和  胡汉杰 主编 1994年出版 化工出版社
2.《高分子科学技术发展简史》 钱保功 王洛礼 王霞瑜 编著1994年出版 科学出版社