PAN基碳纤维复合材料生产过程和应用前景

  碳纤维是含碳量高于90%的无机高分子纤维,其中其整体含碳量高于99%的可以称之为石墨纤维。碳纤维有着极强的轴向强度以及模量,其无需蠕变,有着较强的疲劳性以及纤度,其具有较强的耐高温、腐蚀、导电以及传热等相性能,集多种优势为一身;但是在实际中也可以发现其耐冲击性相对较差,容易出现各种损伤性问题,在一些强酸的影响之下会出现氧化等问题,在与一些金属复合的时候也会出现金属碳化。渗碳以及电化学腐蚀等问题,对此在实际中改变下要对其进行表面的处理。

  通过一些含有碳的有机纤维,将其与塑料树脂进而融合,然后再放在一些惰性气体之中,在特定的压强之下对其进行加热就会碳化相处碳纤维新型纤维材料。这些碳纤维复合型材料具有较强的抗拉强度以及抗变形能力,同时其化学成分也较为稳定,其耐腐蚀性能较高、纤维密度相对较低,有着耐高温以及低温能力强等较为显著的优势。在实际中碳纤维可以在一些绝热保温要求较高的领域中应用。

  在实际中,PAN基碳纤维的制造主要可以分为两个步骤开展,首先就是通过丙烯睛(AN)单体进行PAN原丝的制造,其次主要工作流程与纺织中的PAN纤维生产模式较为相似;然后就是对PAN原丝进行预氧化以及碳化处理,预氧化处理的主要目的就是通过PAN自身的线性分子链,将其转换为一种具有耐热特征的梯形结构,让其可以在高温碳化过程中不容不燃,进而保持一个较为稳定的纤维状态。其碳化过程是整个碳纤维形成的重要流程,在实际中可以有效的去除纤维中含有的氧元素、氮元素以及相关元素,然后在对其进行表面处理,通过干燥上浆方式就可以获得具有一定金属光泽的PAN基碳纤维产品。

  碳纤维在实际生活中有着较为广阔的发展前景,涉及军事、航天、汽车、新能源发电、建筑等众多领域之中,通过对市场分析可以了解,每年碳纤维的需求仍然在持续增长,虽然在整体上来说,我国的碳纤维生产发展模式较为缓慢,其逐年增加,市场的需求较为旺盛,在整体上来说我国的体育、休闲、压力容器等相关领域中对碳纤维的实际需求有所增长,航天等相关领域对于碳纤维则更为迫切。而我国正处于经济的高速增长时期,在西部大开发、中部发展以及东北振兴等相关战略方针的深入以来,碳纤维在众多行业中有着较为广泛的应用。

 

  阅读延伸:《碳纤维复合材料的综合性能表现分析