今天給各位分享碳纖維件制作的知識，其中也會對碳纖維制作工具進(jìn)行解釋，如果能碰巧解決你現(xiàn)在面臨的問題，別忘了關(guān)注本站，現(xiàn)在開始吧！，本文目錄一覽：，1、，碳纖維的制備方式，2、，碳纖維如何加工，3、，碳纖維是什么材料?
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本文目錄一覽：
碳纖維的制備方式
工業(yè)化生產(chǎn)碳纖維按原料路線可分為聚丙烯腈（PAN）基碳纖維、瀝青基碳纖維和粘膠基碳纖維三大類碳纖維件制作，但主要生產(chǎn)前兩種碳纖維。由粘膠纖維制取高力學(xué)性能的碳纖維必須經(jīng)高溫拉伸石墨化，碳化收率低，技術(shù)難度大，設(shè)備復(fù)雜，原料豐富碳化收率高，但因原料調(diào)制復(fù)雜、產(chǎn)品性能較低，亦未得到大規(guī)模發(fā)展碳纖維件制作；由聚丙烯腈纖維原絲制得的高性能碳纖維，其生產(chǎn)工藝較其他方法簡單，產(chǎn)量約占全球碳纖維總產(chǎn)量的90%以上。 碳纖維可分別用聚丙烯腈纖維、瀝青纖維、粘膠絲或酚醛纖維經(jīng)碳化制得。應(yīng)用較普遍的碳纖維主要是聚丙烯腈碳纖維和瀝青碳纖維。碳纖維的制造包括纖維紡絲、熱穩(wěn)定化（預(yù)氧化）、碳化、石墨化等4個過程。其間伴隨的化學(xué)變化包括，脫氫、環(huán)化、預(yù)氧化、氧化及脫氧等。
從粘膠纖維制取高力學(xué)性能的碳纖維必須經(jīng)高溫拉伸石墨化，碳化收率低，技術(shù)難度大、設(shè)備復(fù)雜，產(chǎn)品主要為耐燒蝕材料及隔熱材料所用；由瀝青制取碳纖維，原料來源豐富，碳化收率高，但因原料調(diào)制復(fù)雜、產(chǎn)品性能較低，亦未得到大規(guī)模發(fā)展；由聚丙烯腈纖維原絲可制得高性能的碳纖維，其生產(chǎn)工藝較其它方法簡單力學(xué)性能優(yōu)良，自20世紀(jì)60年代后在碳纖維工業(yè)發(fā)展良好。
聚丙烯腈基碳纖維的生產(chǎn)主要包括原絲生產(chǎn)和原絲碳化兩個過程。
原絲生產(chǎn)過程主要包括聚合、脫泡、計(jì)量、噴絲、牽引、水洗、上油、烘干收絲等工序。
碳化過程主要包括放絲、預(yù)氧化、低溫碳化、高溫碳化、表面處理、上漿烘干、收絲卷繞等工序。
PAN基碳纖維的制備
聚丙烯腈碳纖維是以聚丙烯腈纖維為原料制成的碳纖維，主要作復(fù)合材料用增強(qiáng)體。無論均聚或共聚的聚丙烯腈纖維都能制備出碳纖維。為碳纖維件制作了制造出高性能碳纖維并提高生產(chǎn)率，工業(yè)上常采用共聚聚丙烯腈纖維為原料。對原料的要求是碳纖維件制作：雜質(zhì)、缺陷少；細(xì)度均勻，并越細(xì)越好；強(qiáng)度高，毛絲少；纖維中鏈狀分子沿纖維軸取向度越高越好，通常大于80%；熱轉(zhuǎn)化性能好。
生產(chǎn)中制取聚丙烯腈纖維的過程是：先由丙烯腈和其他少量第二、第三單體（丙烯酸甲醋、甲叉丁二脂等）共聚生成共聚聚丙烯腈樹脂（分子量高于 6到8萬），然后樹脂經(jīng)溶劑（硫氰酸鈉、二甲基亞礬、硝酸和氯化鋅等）溶解，形成粘度適宜的紡絲液，經(jīng)濕法、干法或干濕法進(jìn)行紡絲，再經(jīng)水洗、牽伸、干燥和熱定型即制成聚丙烯腈纖維。若將聚丙烯腈纖維直接加熱易熔化，不能保持其原來的纖維狀態(tài)。制備碳纖維時，首先要將聚丙烯腈纖維放在空氣中或其他氧化性氣氛中進(jìn)行低溫?zé)崽幚?，即預(yù)氧化處理。預(yù)氧化處理是纖維碳化的預(yù)備階段。一般將纖維在空氣下加熱至約270℃，保溫0.5h到3h，聚丙烯腈纖維的顏色由白色逐漸變成黃色、棕色，最后形成黑色的預(yù)氧化纖維。是聚丙烯腈線性高分子受熱氧化后，發(fā)生氧化、熱解、交聯(lián)、環(huán)化等一系列化學(xué)反應(yīng)形成耐熱梯型高分子的結(jié)果。再將預(yù)氧化纖維在氮?dú)庵羞M(jìn)行高溫處理1600℃的碳化處理，則纖維進(jìn)一步產(chǎn)生交聯(lián)環(huán)化、芳構(gòu)化及縮聚等反應(yīng)，并脫除氫、氮、氧原子，最后形成二維碳環(huán)平面網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)和層片粗糙平行的亂層石墨結(jié)構(gòu)的碳纖維。
由PAN原絲制備碳纖維的工藝流程如下：PAN原絲→預(yù)氧化→碳化→石墨化→表面處理→卷取→碳纖維。
第一、原絲制備，聚丙烯腈和粘膠原絲主要采用濕法紡絲制得，瀝青和酚醛原絲則采用熔體紡絲制得。制備高性能聚丙烯腈基碳纖維需采用高純度、高強(qiáng)度和質(zhì)量均勻的聚丙烯腈原絲，制備原絲用的共聚單體為衣康酸等。制備各向異性的高性能瀝青基碳纖維需先將瀝青預(yù)處理成中間相、預(yù)中間相（苯可溶各向異性瀝青）和潛在中間相（喹啉可溶各向異性瀝青）等。作為燒蝕材料用的粘膠基碳纖維，其原絲要求不含堿金屬離子。
第二、預(yù)氧化（聚丙烯腈纖維200到300℃）、不融化（瀝青200到400℃）或熱處理（粘膠纖維240℃），以得到耐熱和不熔的纖維，酚醛基碳纖維無此工序。
第三、碳化，其溫度為：聚丙烯腈纖維1000到1500℃，瀝青1500到1700℃，粘膠纖維400到2000℃。
第四、石墨化，聚丙烯腈纖維為2500到3000℃，瀝青2500到2800℃，粘膠纖維3000到3200℃。
第五、表面處理，進(jìn)行氣相或液相氧化等，賦予纖維化學(xué)活性，以增大對樹脂的親和性。
第六、上漿處理，防止纖維損傷，提高與樹脂母體的親和性。所得纖維具有各種不同的斷面結(jié)構(gòu)。 世界碳纖維產(chǎn)量達(dá)到每年4萬噸以上，全世界主要是日本美國德國以及韓國等少數(shù)國家掌握碳纖維件制作了碳纖維生產(chǎn)的核心技術(shù)，并且有規(guī)?；笊a(chǎn)。
當(dāng)前，全球碳纖維核心技術(shù)被牢牢掌控在少數(shù)發(fā)達(dá)國家手中。一方面，以美日為首的發(fā)達(dá)國家始終保持著對中國碳纖維行業(yè)嚴(yán)格的技術(shù)封鎖；另一方面，國外碳纖維行業(yè)領(lǐng)先企業(yè)開始進(jìn)入中國市場，中國本土碳纖維企業(yè)的壓力大增。雖然中國加大了對碳纖維行業(yè)的引導(dǎo)和扶持力度，但在較大的技術(shù)差距下，國產(chǎn)碳纖維的突圍之路仍然坎坷。 中國對碳纖維的研究開始于20世紀(jì)60年代，80年代開始研究高強(qiáng)型碳纖維。多年來進(jìn)展緩慢，但也取得了一定成績。進(jìn)入21世紀(jì)以來發(fā)展較快，安徽率先引進(jìn)了500噸每年原絲、200噸每年P(guān)AN基碳纖維，使中國碳纖維工業(yè)進(jìn)入了產(chǎn)業(yè)化。隨后一些地方相繼加入碳纖維生產(chǎn)行列。
從2000年開始中國碳纖維向技術(shù)多元化發(fā)展，放棄了原來的硝酸法原絲制造技術(shù)，采用以二甲基亞砜為溶劑的一步法濕法紡絲技術(shù)獲得成功。利用自主技術(shù)研制的少數(shù)國產(chǎn)T700碳纖維產(chǎn)品已經(jīng)達(dá)到國際同類產(chǎn)品水平。隨著中國對碳纖維的需求量日益增長，碳纖維已被列為國家化纖行業(yè)重點(diǎn)扶持。2005年全球碳纖維市場僅為9億美元，而2013年達(dá)到100億美元，預(yù)計(jì)到2022年有望達(dá)到400億美元，碳纖維復(fù)合材料的應(yīng)用也將進(jìn)入全新的時代。中國碳纖維產(chǎn)業(yè)化采取自主開發(fā)和引進(jìn)相結(jié)合的道路，到“十一五“末期基本實(shí)現(xiàn)了相當(dāng)于日本T300的國產(chǎn)碳纖維規(guī)模生產(chǎn)線，并且有一些企業(yè)已形成了T700以上水平的百噸生產(chǎn)線。
2011年中國碳纖維市場規(guī)模達(dá)到6811噸，然而，受供應(yīng)不足的影響，國內(nèi)碳纖維市場發(fā)展相對較為緩慢，預(yù)計(jì)未來幾年，隨著供應(yīng)量的提升，中國碳纖維行業(yè)的需求量也將保持著較快速度的增長。
技術(shù)的落后直接導(dǎo)致中國碳纖維產(chǎn)品質(zhì)量與進(jìn)口產(chǎn)品之間的明顯差距，也極大地限制了國產(chǎn)碳纖維產(chǎn)品在高端領(lǐng)域的應(yīng)用。有數(shù)據(jù)顯示，中國碳纖維產(chǎn)品在應(yīng)用上集中于低端領(lǐng)域，在碳纖維質(zhì)量要求較高的航空航天領(lǐng)域的應(yīng)用比例僅為3%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒達(dá)到國際上碳纖維行業(yè)在航空航天領(lǐng)域應(yīng)用占比的平均水平;而在質(zhì)量要求相對較低的運(yùn)動休閑用品領(lǐng)域，碳纖維的應(yīng)用比例卻高達(dá)80%左右，四倍于國際上碳纖維在運(yùn)動休閑用品領(lǐng)域應(yīng)用的平均水平。但國產(chǎn)碳纖維落后的技術(shù)卻制約著中國碳纖維行業(yè)健康穩(wěn)健發(fā)展。
中國高性能碳纖維都依賴進(jìn)口，日本的碳纖維產(chǎn)量更是占全球市場份額的60%。2016年2月15日，中國突破日本管制封鎖研制出高性能碳纖維。
碳纖維如何加工
現(xiàn)代碳纖維產(chǎn)業(yè)化的途徑是前體纖維碳化工藝。用這三種原纖維生產(chǎn)碳纖維的工藝包括穩(wěn)定化處理（200-400攝氏度的空氣，或用耐火試劑進(jìn)行化學(xué)處理）、碳化（400-1400攝氏度，氮）和石墨化（1800攝氏度以上，在氬氣氛中）。為了提高碳纖維與復(fù)合材料基體的結(jié)合性能，需要進(jìn)行表面處理、上漿和干燥等工藝。
另一種制造碳纖維的方法是氣相生長。在催化劑存在下，甲烷和氫氣的混合物在1000度時可以發(fā)生反應(yīng)。生產(chǎn)最大長度為50cm的不連續(xù)短碳纖維。其結(jié)構(gòu)不同于聚丙烯腈基或?yàn)r青基碳纖維。易石墨化，力學(xué)性能好，導(dǎo)電率高，形成層間化合物。
擴(kuò)展資料：
碳纖維的發(fā)展：
20世紀(jì)90年代初，高性能和超高性能碳纖維問世。預(yù)計(jì)未來的工作將致力于改進(jìn)工藝、擴(kuò)大生產(chǎn)、降低成本和開發(fā)應(yīng)用程序。一些特殊的碳纖維，如抗氧化碳纖維（提高復(fù)合材料的使用溫度）、低纖維碳纖維（制作0.035mm超薄預(yù)浸帶）。
高導(dǎo)熱性和低電阻碳纖維（滿足屏蔽電磁和射頻干擾，并釋放多余熱量）、低熱膨脹系數(shù)碳纖維（用于衛(wèi)星天線系統(tǒng)、鏡子等）、中空碳纖維（用于飛機(jī)制造）工業(yè)上，提高復(fù)合材料、核反應(yīng)堆高溫過濾介質(zhì)的沖擊韌性）。
隨著科學(xué)和工程的發(fā)展，生物大分子血清和血漿介質(zhì)的分離和活性炭纖維將得到極大的發(fā)展。在不久的將來，氣相生長碳纖維的連續(xù)生產(chǎn)將取得顯著進(jìn)展，工業(yè)化的日期也不會太遠(yuǎn)。
參考資料來源：百度百科—碳纖維
碳纖維是什么材料?碳纖維制作工藝要點(diǎn)?
對于碳纖維很多人都是比較陌生的,因?yàn)楦静恢肋@是什么東西,但是對于正在使用碳纖維的人來說,想要更進(jìn)一步的了解它的真實(shí)情況,而且還的陌生陌生就必須首先來了解一下有關(guān)于碳纖維是什么材料?碳纖維制作工藝要點(diǎn)?
對于 碳纖維 很多人都是比較陌生的,因?yàn)楦静恢肋@是什么東西,但是對于正在使用碳纖維的人來說,想要更進(jìn)一步的了解它的真實(shí)情況,而且還的陌生陌生就必須首先來了解一下有關(guān)于碳纖維是什么材料?碳纖維制作工藝要點(diǎn)?
?一,碳纖維材料介紹
?碳纖維主要是由碳元素組成的一種特種纖維,不同種類的碳纖維其含碳量也不一樣,一般在90%以上。一般碳素材料的特性是碳纖維具有的,如耐高溫、耐摩擦、導(dǎo)電、導(dǎo)熱及耐腐蝕等,但不同于一般碳素材料的是,其有顯著的各向異性的外形,柔軟、可加工成各種織物,沿纖維軸方向表現(xiàn)出很高的 強(qiáng)度 。碳纖維比重小,因此有很高的比強(qiáng)度。
?二,碳纖維材料的特點(diǎn)
?1、物理結(jié)構(gòu)與化學(xué)特性是前面為直徑6微米的碳纖維與后面人類 頭發(fā) 的比較每一根碳纖維由數(shù)千條更微小的碳纖維所組成,直徑大約5至8微米;
?2、在原子層面的碳纖維跟石墨很相近,是由一層層以六角型排列的碳原子所構(gòu)成;
?3、一般碳纖維的密度為1750 kg/m3。
?4、導(dǎo)熱能力高但傳電能力低,碳纖維的比熱容量亦比銅低;
?5、當(dāng)加熱的時候,碳纖維會變厚而短;
?6、雖然碳纖維的天然顏色是黑色,但可以把它染上不同的顏色。
?三,碳纖維材料的用途
?碳纖維可加工成織物、氈、席、帶、紙及其他材料。傳統(tǒng)使用中碳纖維除用作絕熱保溫材料外,一般不單獨(dú)使用,多作為增強(qiáng)材料加入到樹脂、金屬、 陶瓷 、混凝土等材料中,構(gòu)成復(fù)合材料。碳纖維增強(qiáng)的復(fù)合材料可用作飛機(jī)結(jié)構(gòu)材料、電磁屏蔽除電材料、人工韌帶等身體代用材料以及用于制造火箭外殼、機(jī)動船、工業(yè)機(jī)器人、汽車板簧和驅(qū)動軸等。
?碳纖維制作工藝要點(diǎn)?
?1、雜質(zhì)缺陷少化,這是提高碳纖維拉伸強(qiáng)度的根本措施,也是科技工作者研究的熱門課題。在某種意義上說,提高強(qiáng)度的過程實(shí)質(zhì)上就是減少、減小缺陷的過程。
?2、研究高溫技術(shù)和高溫設(shè)備以及相關(guān)的重要構(gòu)件。高溫炭化溫度一般在1300到1800℃,石墨化一般在2500到3000℃。在如此高的溫度下操作,既要連續(xù)運(yùn)行、又要提高設(shè)備的使用壽命,所以研究新一代高溫技術(shù)和高溫設(shè)備就顯得格外重要。如在惰性氣體保護(hù)、無氧狀態(tài)下進(jìn)行的微波、等離子和感應(yīng)加熱等技術(shù)。
?3、實(shí)現(xiàn)原絲高純化、高強(qiáng)化、致密化以及表面光潔無暇是制備高性能碳纖維的首要任務(wù)。碳纖維系統(tǒng)工程需從原絲的聚合單體開始。原絲質(zhì)量既決定了碳纖維的性質(zhì),又制約其生產(chǎn)成本。PAN原絲是制造高性能碳纖維的首要必備條件。
4、在預(yù)氧化過程中,保證均質(zhì)化的前提下,盡可能縮短預(yù)氧化時間。這是降低生產(chǎn)成本的方向性課題。
以上介紹了有關(guān)于碳纖維是什么材料?碳纖維制作工藝要點(diǎn)?面對這樣的問題,我們一般要注意的是在選擇上有一定的技巧和方法。再者我們在購買時,一定要看清一些產(chǎn)品的防偽標(biāo)志,不要被一些無良的售賣者所欺騙,引起沒有必要的麻煩設(shè)計(jì)。
碳纖維怎么制作？
碳纖維材料是用碳布一層層包裹碳纖維件制作，每層之間有粘膠，先在200－300℃碳纖維件制作的空氣中進(jìn)行預(yù)氧化，然后在惰性氣體保護(hù)下用1000℃左右的高溫完成碳化，最后加熱到1500－3000℃成碳纖維。粘膠是有毒的，另外碳纖維碎屑非常細(xì)，吸入肺部嚴(yán)重影響健康，不建議自己搞這個玩意兒
碳纖維（carbon fiber）是一種含碳量在95%以上的高強(qiáng)度、高模量纖維的新型纖維材料。它是由片狀石墨微晶等有機(jī)纖維沿纖維軸向方向堆砌而成，經(jīng)碳化及石墨化處理而得到的微晶石墨材料。碳纖維“外柔內(nèi)剛”，質(zhì)量比金屬鋁輕，但強(qiáng)度卻高于鋼鐵，并且具有耐腐蝕、高模量的特性，在國防軍工和民用方面都是重要材料。
碳纖維件制作的介紹就聊到這里吧，感謝你花時間閱讀本站內(nèi)容，更多關(guān)于碳纖維制作工具、碳纖維件制作的信息別忘了在本站進(jìn)行查找喔。
