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碳纤维材料工业最终选择煤沥青作为黏结剂,是由于煤沥青为煤焦油蒸馏后的残余物,主要含有稠环芳烃,脂肪族化合物很少,硫分和灰分都很低,而且煤沥青是热塑性物质,在常温下为固体,稍加热就能熔化成液体,在适当温度下熔化成液态的煤沥青,具有良好的黏结性能
在中国碳材料工业的发展历史上,主要按碳材料的应用方向及分配体制来划分管理范围,随着中央各工业部及各省市相应机构的撤销,碳材料生产企业以市场为导向,自主经营,并自愿组成行业协会进行协调。这些行业协会还是按原来的从属关系组成,
在砌筑炼铁高炉、铝电解槽、铁合金炉和电石炉时都大量使用碳块材料。碳块具有一定导电性和导热性、较好的耐腐蚀性、高温下体积稳定性和较高的高温强度。其主要品种可分为高炉碳块、电炉碳块以及铝电解槽底部(阴极)炭块和侧部碳块等。
电工用碳和石墨制品。主要包括电动机和发电机的电刷、无轨电车及电力机车的受电弓滑块、某些电压凋整器碳电阻片、电话送话器中的碳纤维零件、弧光炭棒、碳弧气刨炭棒和电池碳棒等。
碳黑可与其他炭质物料配合,制成机械强度高、电阻率大、硬度较高的炭材料,如用于制备碳电刷、碳电阻片柱、弧光碳棒、碳滑片、机械用特殊碳、碳一陶复合材料和核反应堆用材料等,碳黑还可用作电碳生产的石墨化保温料。
目前我国碳纤维材料生产用无烟煤主要来自于山西阳泉矿区和晋城矿区、河南焦作矿区、宁夏汝基沟矿区和贵州纳雍矿区,其中宁夏汝基沟的优质无烟煤(也称太西无烟煤)最适合作为碳纤维材料生产用原料。
由于冶金焦成焦温度高达1000℃左右,故碳纤维材料生产用的冶金焦原料无需煅烧,只要烘于即可使用。无烟煤通常用作动力或生活燃料,也可作气化原料。低灰分、块状及机械强度较高的优质无烟煤是生产各种类型碳块、碳质电极和电极糊的原料。
碳纤维棒以碳质材料或石墨材料为基材而制成。在各种电气设备中产生热能或光能的元器件,碳纤维棒可用作电弧放电的电极,电弧放电时产生很高的温度和很强的发光强度。碳纤维棒按其用途可分为电影放映炭棒、高色温摄影碳纤维棒、紫外线型和阳光型炭棒、照相制版碳纤维棒、碳弧气刨炭棒、精密铸造炭棒、电解碳棒、弧光照明碳棒、光谱碳棒、电池碳棒和焊接碳棒等。
碳材料生产中对改质沥青黏结剂进行降黏增塑改性处理,即添加增塑剂(如硬脂酸、油酸、皂片和石蜡等),充分改善改质沥青的高温流变性能,以保证碳材料生产的顺利进行。
高炉碳块在长期使用过程中会被侵蚀。碳块被侵蚀的主要原因是熔融的铁水和熔渣对炭块的渗透和侵蚀,以及热应力对碳块的破坏。为了减少砌筑时的缝隙,炉底炭块应尽可能增大尺寸(如生产截面为500mmx600mm的大碳块),必要时炉底碳块应经过一次浸渍以提高炭块的体积密度和降低气孔率;