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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。
碳纤维作为一种很好的结构材料,已被广泛应用于各种领域。除了质量轻、强度高、耐高温等众多优异的特性之外,碳纤维复合材料的耐腐蚀性特性比其他材料的要更为突出。从碳纤维的制作工艺过程可以看出,碳纤维是一种经过高温碳化、然后经过石墨化处理最终形成的一种类似石墨晶体的一种结构,这中结构本身就具有很高的耐腐蚀的介质,在一些化学介质中,其强度、模量基本保持无变化。但是在实际应用中,碳纤维通常会与树脂等基体材料融合,构成碳纤维复合材料使用,所以碳纤维制品的耐腐蚀性能会与碳纤维本身的耐腐蚀性能有一定的差异。
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。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。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。
增强复合硬毡、石墨硬毡(通用叫法也有叫碳纤维复合硬毡、固化毡等)是一种采用特殊工艺将石墨纸、聚丙烯腈基碳毡、聚丙烯腈基碳布全为一体,经固化成型后,一次、二次高温处理制得,它的抗烧蚀性能、抗热震性能、耐气流冲刷和隔热保温性能都很优越。碳纤维复合保温材料具有传统保温材料所不具有的刚性、自支撑性、高强度、无短纤脱落、热导系数低等优点,主要用于真空、及各类冶金工业炉(单晶生长炉、多晶铸造炉、多晶还原炉、多晶铸锭炉、高压气淬炉、热等静压炉、热平衡炉、低压烧结炉、加压真空烧结炉等, 广泛应用于国防、冶金、化工等行业。专业碳纤维复合保温材料价格尤其是随着多晶硅、单晶硅产业的高速发展,作为高温炉热场隔热理想材料,优质硬质碳纤维毡的需求更是达到了前所未有的高度 。
按原料体系的不同,碳纤维主要分为:黏胶基碳纤维、聚丙烯腈基碳纤维和沥青基碳纤维。黏胶基碳纤维,黏胶基碳纤维主要用于耐烧蚀材料和隔热材料,目前, 黏胶基碳纤维仍占据着其他碳纤维不可取代的地位,是重要的战略物资。聚丙烯腈基碳纤维,聚丙烯腈基碳纤维是目前的主流,占据了主要的市场费额:1、瓦特的技术突破打通了制造高性能碳纤维的通道;2、PAN原丝质量是制造高性能碳纤维的前提;3、一条龙生产线得到发展,世界上几条著名的PAN基碳纤维生产线大多是从原丝开始,直到碳纤维以及中、下游产品开发。沥青基碳纤维,1965年,日本群马大学的大谷衫郎研制沥青基碳纤维获得成功,从此,沥青成为生产碳纤维的新原料,是目前碳纤维领域中仅次于PAN基的第二大原料路线。