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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。
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。炉体内保温材料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。定制炉体内保温材料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。
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。
碳纤维硬毡是利用聚丙烯原丝经特殊加工而成的高级纤维材料,是生产加工高级碳纤维复合材料的基本原料,广泛应用于航天、航海、冶金工业、体育用品等工业领域。聚丙烯晴基碳纤维毡,碳毡采用聚丙烯晴纤维为原料,针刺成原毡,经过预氧、碳化、高温处理而成。 本产品具有热容量小、导热系数度、导电系数高、保温绝热性能好、重量轻、质地柔软。可快速升温、降温、急冷、急热、不变形,特别是在高温条件下,性能稳地,抗化学腐蚀性强,抗震性能好,可节省大量能源,易于加工成任何形状,便于在各种设备中安装使用,在真空和惰性气氛下,最高使用温度1800-2500度,是各种真空炉理想的隔热真空炉保温材料。有极好的导电性能,作为电极被广泛应用在黄金富集的应用方面。
碳纤维既有碳材料的固有特性,又兼备纺织纤维的柔软可加工性,是先进复合材料最重要的增强材料,已在军事及民用工业的各个领域取得广泛应用,从航天、航空、汽车、电子、机械、化工、轻纺等民用工业到运动器材和休闲用品等。碳纤维被认为是高科技领域中新型工业材料的典型代表,为世人所瞩目。碳纤维产业在发达国家支柱产业升级乃至国民经济整体素质提高方面,发挥着非常重要的作用,对我国产业结构的调整和传统材料的更新换代也有重要意义,对国防军工和国民经济有举足轻重的影响。我国至今没能实现大规模工业化生产,工业及民用领域的需求长期依赖进口,严重影响了我国高技术的发展,尤其制约了航空航天及国防军工事业的发展,与我国的经济社会发展进程极不相称。
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。