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纺丝原液经计量泵计量后,再经喷丝孔而进入凝固浴,凝固浴一般为制备纺丝原液时所用溶剂的水溶液
由于C/C复合材料具有耐高温、低密度、高比强度和比模最及耐腐蚀等诸多优异的性能,它兼其结构材料和功能材料的双承特性,因而自其被发明以来,就得到了各国军方的高度重视,首先应用于军事领域,在航天、航空等领域得到了迅速的应用发展。近年来,随着C/C复合材料的技术不断的成熟与发展,其成本逐年下降,使其向民用领域的推广应用逐渐成为现实。
经上胶剂处理的碳纤维制得的复合材料的层同剪切强度比未经上胶剂处理的有不同幅度的提高,但对不同性能的碳纤维如聚丙烯腈基碳纤维、石墨纤维、沥青基碳纤维其作用是不同的
GPCF价格便宜,而且具有碳材料的典型性能,如轻质、导电、耐热、耐磨、化学稳定性好等特性,适用于汽车刹车片、密封材料及隔热材料,既能替代石棉制品,还可用于电磁屏蔽材料、抗静电刷、防火胶、音响材料以及军队用的防护胶和防毒面具等
沥青基碳(石墨)纤维显示出PAN基碳(石墨)纤维不具有的性能,尽管PAN基碳(石墨)纤维在模量220GPa时有很优异的拉伸强度,但强度随着理论模量的增加而降低,而拉伸模量的限为700GPa左右
碳纤维制造方法分为有机纤维法和气相生长法两大类,有机纤维法即采用有机纤维为原料,目前工业上生产碳纤维的原料主要有黏胶、聚丙烯腈和沥青纤维三大类,各种不同原料经纺丝、氧化、碳化、石墨化、表面处理、上胶、卷绕及包装,分别制得各种不同性能的碳和石墨纤维
上胶剂发展初期,溶剂型上胶剂使用较多。但溶剂型上胶剂有其不足,在纤维上胶过程中必须通过加热将溶剂除去,一般选用沸点较低的溶剂,而溶剂的应用会对人体健康产生危害,也会造成环境污染,故溶剂型上胶剂的发展受到了一定的限制。而乳液型上胶剂因使用方便,污染小,表面活性剂及其他助剂的加入可改进纤维的浸润性及加工性,近年来发展很快
这类上胶剂一般为三组分或四组分的乳液型上胶剂,人们通过调节各组分的组成及加入量来获得乳液稳定性好、对纤维的加工性及纤维的粘接性都好的复配上胶剂
气相生长碳纤维(VGCF)是低分子气态烃类在高温下与过渡金属(Fe,Co,Ni或它们的合金)接触时通过特殊的催化作用从气相直接生成的一种微米级的碳纤维田
相生长碳纤维是采用低碳烃类、单、双环芳烃、脂肪烃类等原料与催化剂(Fe、Co、Ni及它们的合金超细粒子或其他形态)、氢气和载气(氮气、氩气),在1100~1400℃高温下进行反应制成的碳纤维,再经2000~3000℃处理获得气相生长石墨纤维