碳纖維的起源及發(fā)展

碳纖維的起源及發(fā)展

　     碳纖維問世于19世紀(jì)60年代，在20世紀(jì)50～60年代工業(yè)化，是應(yīng)宇航工業(yè)對(duì)耐燒蝕和輕質(zhì)高強(qiáng)材料的迫切需求發(fā)展起來的。碳纖維主要是由碳元素組成的一種特種纖維，其含碳量隨種類不同而異，一般在90％以上。它是由有機(jī)母體纖維（粘膠、瀝青、酚醛、聚丙烯腈等含碳量較高、在熱處理過程中不熔融的化學(xué)纖維）采用高溫分解法在1000～3000度高溫的惰性氣體下經(jīng)預(yù)氧化、碳化、石墨化等工藝制成，其結(jié)果是除碳以外的所有元素都予以去除。碳纖維呈黑色，堅(jiān)硬，具有強(qiáng)度高、重量輕等特點(diǎn)，是一種力學(xué)性能優(yōu)異的新材料，它的比重不到鋼的1/4、抗拉強(qiáng)度是鋼的7-9倍、抗拉彈性模量亦高于鋼。由于聚丙烯腈基碳纖維生產(chǎn)工藝較簡單，產(chǎn)品力學(xué)和高溫性能優(yōu)異，而且兼有良好的結(jié)構(gòu)和功能特性，所以發(fā)展較快，已成為高性能碳纖維發(fā)展和應(yīng)用最主要和占絕對(duì)優(yōu)勢的品種，是當(dāng)前碳纖維的主流，其產(chǎn)量占90％左右。聚丙烯腈基原絲、碳纖維生產(chǎn)工藝流程長，技術(shù)關(guān)鍵點(diǎn)多，生產(chǎn)壁壘高，是多學(xué)科交叉、多技術(shù)集成的系統(tǒng)工程，其中原絲的生產(chǎn)技術(shù)更是關(guān)鍵所在，主要表現(xiàn)在原絲的噴絲工藝、丙烯腈聚合工藝、丙烯腈與溶劑及引發(fā)劑的配比等，要生產(chǎn)出高純度原絲，把先天性缺陷降低到最小程度，根本的是聚合所用原材料要純凈化，紡絲空間應(yīng)潔凈化，所用設(shè)備應(yīng)耐腐蝕。