碳纤维的种类和制造工艺

碳纤维 (CF) 是直径约为 5-10 微米的纤维，主要由碳原子组成。

碳纤维有几个优点：

• 高刚度 ,
• 高抗拉强度 ,
• 重量轻 和
• 高耐化学性 .

看完这篇文章，你就会知道主要的分类 碳纤维，什么原材料 是必要的，并了解其详细的制造过程。

话虽如此，您可以快速辨别碳纤维产品的质量，更有效地掌握整个制造过程。

1。碳纤维的一般分类

A.基于拉伸模量

拉伸模量 纤维的质量是碳纤维分类的关键标准。

基本上，拉伸模量是“弹性模量的缩写 “，这意味着衡量一定直径纤维的硬度，或拉伸阻力，数字越大，纤维越硬。

B.按拉伸模量升序排列

其他分类，按升序 拉伸模量包括“标准模量”、“中模量”、“高模量”和“超高模量”。

例如，超高模量碳纤维的拉伸模量为5亿-10亿千帕。相比之下，钢的拉伸模量约为 2 亿千帕。因此，最强的碳纤维 强度大约是钢的五倍 .

2。制造过程需要哪些原材料？

用于制造碳纤维的原料是前体 .

A.聚丙烯腈

大约 90% 的碳纤维由 聚丙烯腈 制成 .

B.人造丝或石油沥青

那么剩下的10%来自人造丝 或石油沥青 .所有这些材料都是有机聚合物，其特点是由碳原子结合在一起的长链分子。

C.气体和液体

在制造过程中，各种气体 和液体 缺一不可。

其中一些材料应与纤维发生反应以达到特定效果。但是，其他材料不需要与纤维发生反应或阻止某些反应。

与前体一样，其中许多工艺材料的确切成分属于商业机密。

3。碳纤维的制造工艺

制造碳纤维的过程是部分化学 和部分机械 .

前驱体被拉成长丝或纤维，然后加热到非常高的温度，避免与氧气接触。

没有 氧气 ，纤维不能燃烧。相反，高温会导致纤维中的原子剧烈振动，直到大部分非碳原子被排出 .

这个过程是碳化 并留下一条由长而紧密的碳原子链组成的纤维，只剩下几个非碳原子。

在帖子的以下段落中，我们将向您介绍用于由聚丙烯腈形成碳纤维的典型操作顺序。

3.1 纺纱

1) 混合 丙烯腈塑料粉末与另一种塑料（丙烯酸甲酯或甲基丙烯酸甲酯）。

2) 在常规悬浮聚合或溶液聚合工艺中与催化剂反应生成聚丙烯腈塑料。

3) 然后将塑料纺成纤维，然后洗涤 和拉伸 .

3.2 稳定

1）在碳化之前，需要对纤维进行化学改变，将其线性原子键转化为热稳定性更高的梯形键。

2）通过将纤维在空气中加热到大约200-300°C来完成稳定化 (390-590° F) 30-120 分钟。

3.3 碳化

1) 一旦稳定过程完成，纤维被加热到大约 1,000-3,000°C 的温度 (1,830-5,500° F) 几分钟 在充满不含氧气的混合气体的熔炉中。

2) 炉内气体压力保持高于外界气压，纤维进出炉的点被密封以防止氧气进入 .

3.4 表面处理

碳化后，纤维的表面不能与复合材料中使用的环氧树脂和其他材料很好地结合。赋予纤维更好的粘合性能 , 他们的表面 轻微氧化 .

3.5 尺寸调整

1) 表面处理后的纤维进行涂层处理，以保护纤维在卷绕或编织过程中免受损坏。这个过程称为调整大小 .

选择涂层材料以与用于形成复合材料的粘合剂相容。 典型的涂层材料 包括环氧树脂、聚酯、尼龙、聚氨酯等。

2) 涂层纤维缠绕在称为线轴的圆柱体上 .将筒子装入纺纱机，将纤维加捻成各种规格的纱线。

这是有关碳纤维制造过程的基本信息，我们真诚地希望对您有所帮助。如果您有任何问题，请随时在下方发表评论。

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