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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。
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。工艺将聚丙烯腈基炭毡或黏胶基炭毡裁成所需尺寸,卷成筒状装入石墨材料做的容器内,将石墨容器置于高温炉内(高温炉为石墨管炉、中频、高频感应炉或其他加热形式的高温炉),用抽真空或通高纯惰性气体保护,以100~300℃/h的升温速率加热到2200~2500℃,再自然冷却至100℃即得。
真空炉保温是由炉体、真空机组、液压系统、控制系统、冷却系统等几部分组成的,对于气冷真空炉要具备氮气储气罐,为防止停水或水压不足等要备有高空水槽,防止因停水而烧坏或烧蚀密封件、电极等。石墨碳毡真空炉的炉体和炉门由高强度钢板焊按而成,为双层水套结构形式,炉门由齿轮、齿条传动开启和关闭,灵活方便。加热室是圆形结构,石墨管状加热器和冷却气体喷嘴沿加热室的周围成360度均匀分布,高级碳毡及柔性石墨纸作为保温材料,结构轻巧固定。定制石墨碳毡真空炉根据加热的形式可分为外热式和内热式两种。内热式是真空炉生产厂家的首选炉型,按结构的不同可分为单室、双室、三室以及连续式等真空炉,有气冷、油冷和气油两用炉。
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。