2024年碳纤维的性能与加工资料VIP免费

化学学院200911151035史颖颖碳纤维的性能与加工【摘要】文章介绍了碳纤维的概念、发展与现状、分类,以及碳纤维的性能与加工方法，还有碳纤维的应用。【关键词】碳纤维分类性能电化学改性干湿法射频法加工过程应用【正文】第一节碳纤维概述1．碳纤维的概念碳纤维，英文为ＣａｒbonFibeｒ，简称ＣF。碳纤维是指由有机纤维经碳化及石墨化处理而得到的微晶石墨材料，是纤维中含碳量在95%左右的碳纤维和含碳量在99％左右的石墨纤维。2．碳纤维的结构碳纤维的分子结构介于石墨与金刚石之间。目前公认的碳纤维结构是由沿纤维轴高度取向的二维乱层石墨组成。微晶的形状、大小、取向以及排列方式与纤维的制备工艺相关。2.1结构单元石墨:六方晶系碳纤维:乱层石墨结构最基本的结构单元:石墨片层二级结构单元：石墨微晶(由数张或数十张石墨片层组成)三级结构单元:石墨微晶组成的原纤维。直径在50nｍ左右，弯曲，彼此交叉的许多条带状组成的结构２.2皮芯层结构CF由皮层、芯层及中间过渡区组成。皮层：微晶较大，排列有序。芯层：微晶减小，排列紊乱,结构不均匀。3.碳纤维的缺陷3．1来源碳纤维中的缺陷主要来自两方面：原丝带来的缺陷与碳化过程带来的缺陷。原丝带来的缺陷在碳化过程中可能消失小部分,但大部分将保留下来,变成碳纤维的缺陷。而碳化过程带来的缺陷则在碳化过程中，大量非C元素以气体形式逸出,使纤维表面及内部形成空穴和缺陷。3．２CF中缺陷的观察研究手段:扫描电镜（ＳEM):研究纤维表面缺陷透射电镜（TＥM):研究纤维内部结构第二节碳纤维的现状及发展1.碳纤维的发展简史1化学学院200911151035史颖颖1８60年,斯旺制作碳丝灯泡。1８７8年，斯旺以棉纱试制碳丝。ﻫ1８7９年,爱迪生以油烟与焦油、棉纱和竹丝试制碳丝（持续照明45小时)。18８2年,碳丝电灯实用化1９1１年，钨丝电灯实用化。ﻫ１9５0年，美国Ｗright－-Pａttersoｎ空军基地开始研制黏胶基碳纤维。1959年，美国UCC公司生产低模量黏胶基碳纤维“Tｈorｎel—25”，日本大阪工业试验所的进藤昭男发明了ＰAN基碳纤维。1962年，日本碳公司开始生产低模量ＰAＮ基碳纤维(0.5吨／月)。ﻫ1963年，英国皇家航空研究所（RAE)的瓦特和约翰逊成功地打通了制造高性能PAＮ基碳纤维（在热处理时施加张力）的技术途径。ﻫ1964年,英国Courtauｌｄs,Mｏｒganite和Ｒoｉi－－Rｏｙs公司利用ＲＡＥ技术生产ＰAN基碳纤维。ﻫ１965年,日本群马大学的大谷杉郎发明了沥青基碳纤维美国UCC公司开始生产高模量黏胶基碳纤维（石墨化过程中牵伸)。１97０年,日本吴羽化学公司生产沥青基碳纤维(１0吨/月），日本东丽公司与美国ＵCC进行技术合作。1９7１年，日本东丽公司工业规模生产PAN基碳纤维（1吨/月），碳纤维的牌号为T3００,石墨纤维为Ｍ４0。1９72年，美国Hercuｌes公司开始生产PAN基碳纤维日本用碳纤维制造钓竿，美国用碳纤维制造高尔夫球棒。ﻫ１97３年，日本东邦人造丝公司开始生产ＰAN基碳纤维（0.５吨/月)日本东丽公司扩产5吨/月。1974年,碳纤维钓竿、高尔夫球棒迅速发展日本东丽公司扩产13吨/月。1975年,碳纤维网球拍商品化美国UＣC公司公布利用中间相沥青制造高模量沥青基碳纤维“Thoｒnｅl—Ｐ”美国UCC的高性能沥青基碳纤维商品化。1976年，东邦人造丝公司与美国塞兰尼斯进行技术合作住友化学与美国赫格里斯（Ｈｅrculｅs）成立联合公司。ﻫ197９年,日本碳公司与旭化成工业公司成立旭日碳纤维公司。ﻫ1980年，美国波音公司提出需求高强度、大伸长的碳纤维。１９8１年,台湾台塑设立碳纤研究中心,日本三菱人造丝公司与美国Ｈitco公司进行技术合作。1984年，台湾台塑与美国Hiｔco公司进行技术合作，日本东丽公司研制成功高强中模碳纤维T800。1986年,日本东丽公司研制成功高强中模碳纤维T1００0。１９89年，日本东丽公司研制成功高模中强碳纤维Ｍ60。１９９2年,日本东丽公司研制成功高模中强碳纤维M7０J，杨氏摸量高达690ＧPａ。２.世界碳纤维产业现状及我国碳纤维产业发展2．1世界碳纤维产业现状国际上碳纤维的研制开发源于6０年代初,到进入工业化生产，经历了大约十年时间。碳纤维的主要生产国是日本和美国,主要消耗的国家和地区则依次为美国...