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工业化生产碳纤维按原料路线可分为聚丙烯腈 (PAN)基碳纤维、沥青基碳纤维和粘胶 基碳纤维三大类。从粘胶纤维制取高力学性能的碳纤维必须经高温拉伸石墨化,碳化收率低,技术难度大、设备复杂,成本较高,产品主要为耐烧蚀材料及隔热材料所用;由沥青制取碳纤维,原料来源丰富,碳化收率高,但因原料调制复杂、产品性能较低,亦未得到大规模发展。由聚丙烯腈纤维原丝可制得高性能的碳纤维,其生产工艺较其它方法简单,而且产品的力学性能优良,用途广泛,因而自20世纪60年代问世以来,取得了长足的发展,成为当今碳纤维工业生产的主流。
碳纤维是一种新型碳材料,是二十一世纪社会发展和工业进步不可缺少的一种工业材料,它代表了一个国家材料科学发展水平。作为一种单体材料,碳纤维集多种优异性能于一体。包括力学性能:高比强度、高比模量、耐摩擦、抗蠕变;热学性能:导热、热容量低、热膨胀系数小;化学性能:耐高温、耐腐蚀;电学、磁学性能。导电、电磁屏蔽性好、X射线透过性好等特点,可广泛应用于摩擦材料、高温保温材料、高档密封材料、防静电材料、C/C复合材料的增强材料、电热及建筑等领域。
石墨毡因选用原毡的不同分为沥青基石墨毡、聚丙烯腈基(PAN基)石墨毡和黏胶基石墨毡三种,主要用途是作为单晶硅冶炼炉的保温、隔热材料。碳纤维保温硬毡在化学工业中可作为高纯度腐蚀性化学试剂的过滤材料。以下是炭纤维硬毡与石墨纤维硬毡的区别。炭纤维的炭化温度只有一千多度,制成炭纤维硬毡后的使用温度也就一千多度。专业碳纤维保温硬毡炭纤维在隔绝空气下加热到近三千度就成了石墨纤维,制成石墨纤维硬毡后的使用温度可以达到两千多度。如果炭纤维硬毡用于两千多度的保温环境下会发生变化的。
真空系统检漏时,除临时应急维修用真空泥糊堵外,有氦质谱检漏仪可用氦质谱检漏仪进行真空检漏,如没氦质谱检漏仪可用医用针管吸丙酮或乙醚射到所怀疑的漏点处,观察真空表读数有无变化。也可制作留有插真空硅管孔的盲板,分段封堵真空管路,进行检漏。找到漏点以后进行维修(一般密封圈老化比较多),定时检查真空炉的滑阀泵、罗茨泵、维持泵、扩散泵油,如发现油遇水乳化,真空下跌,必须更换上面4个泵油,应每周检查一次油位和油的质量。扩散泵油油扩散泵有积炭可用化学酸洗的方法清洗。
随着碳纤维复合材料应用领域的不断扩大,其废弃物的回收问题也引发了一定的关注。在污染和资源浪费日益严重的情况下,应该从复合材料应用的最初阶段就开始重视材料的选择以及回收利用成本,这有利于从整体上降低回收成本并减少环境中的废弃物。国内率先推广连续碳纤维增强热塑性复合材料应用建议:碳纤维增强复合材料零部件的应用方应从复合材料的树脂基体考虑,在使用性能得到保证的前提下,尽量采用热塑性树脂作为复合材料基体,这将利于碳纤维的回收和循环利用。
碳纤维绳是用碳纤维制成的绳,简称碳绳。以聚丙烯腈基碳绳为例,常用直径2.0,每米重量1.8g,最小拉伸载荷100N,最大环扣强度100N,最小环扣强度60N,灰分含量<0.5%,是一种耐高温材料,其导电性优良。主要用途:制法是根据用户要求制成碳股绳或编织绳。碳绳是真空炉保温隔热材料的必备配料,还可用作导电电极等。已广泛应用于各种不同类型负离子导电电极、真空炉隔热层炭毡捆扎、缝制、化工,石油,食品机械,医疗机械医用器材,土木建筑,电子仪器等领域。也可根据用户要求制成2-12股碳绳或编织圆绳。