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碳化时大多使用氮气为介质,也有使用其他非氧化气体如HCL、Zno等的报道。传统的碳纤维工艺都是采用电阻炉加热,能耗较大,使碳纤维成本居高不下
T.Matsu-moto研究喷丝头的剪切力对中问相沥青碳纤维内部结构的影响,发现纤维断面结构与喷丝头的直径(D)和长度(L)有密切关系,当D=0.7mm,L从0.7mm变至7mm时所得纤维的内部结构由无规变为辐射型和带裂纹的辐射型,L值增大有利于得到径向辐射型结构,因此选择喷丝头的长度对取得所需要的纤维断面结构很重要,另外他设计了新的喷丝板,通过扩大纺丝头内的流动大小可获得洋葱皮结构的沥青纤维。
碳纤维的表面化学特性主要是指纤维表面的化学组成和反应活性。未处理的碳纤维表面的非碳原子主要为氧,其次为氮,有时还有微量的Si、S、Na等元素
沥青加热熔融后,利用压力挤出喷丝板后,经历了三个区域,形成沥青纤维,这三个区域分别是:膨化区,沥青大分子在压力作用下在喷丝板的喷丝孔中流动时,由于摩擦力作用,中间相沥青分子受到剪切,分子被拉伸取向,当中间相分子从喷丝孔被挤出后,剪切力突然消失,沥青分子将沿喷丝板表面向周围膨胀,被挤出的沥青融体变成表面能低的球状,这就形成了膨化区;
碳纤维的缺陷主要来源于原丝、稳定化、碳化工艺,其中原丝的缺陷有很大一部分来源于聚合原料的金属杂质,金属杂质对CF力学性能有显着影响。因此在聚合时聚合单体要精馏、过滤,采用高纯水、高纯溶剂,引发剂要不含金属离子,设备防腐,避免引入金属离子
碳纤维分为两类:一类为气相生长法,如碳氢化合物在催化剂作用下在加热过程中裂解结晶;一类为有机纤维法,即采用专用或纺织品纤维经氧化、碳化和石墨化制备而成
常用的共聚单体有烯烃类酸(如丙烯酸、衣康酸、甲基丙烯酸等)、烯烃类酯(如甲奨丙烯酸酯)、胺(丙烯酰胺)、铵盐(氨基乙基-甲基丙烯酸季铵盐)
抗静电剂是一种极性物质,有利于静电荷的释放,在纤维集束过程中会产生很多静电荷
按制品形态分类长丝(含不同孔数的束丝和单纱)、束丝短纤维、超细短纤维(气相法含晶须);织物(布、带、绳)、编织品(三向及多向织物、圆筒管等)以及无纬布、无纺布、毡、纸等多种形态的碳(石墨)纤维及其织物。
VGCF由于优越的性能,将有广阔的应用前景,除作为增强体用于复合材料外,高性能催化剂、高导热、导电等材料预计将有广阔的市场