作业帮碳纤材料的组成,有哪些成分?
来源：学生作业帮助网 编辑：作业帮 时间：2024/11/14 21:59:28
碳纤材料的组成,有哪些成分?
碳纤材料的组成,有哪些成分?
碳纤材料的组成,有哪些成分?
碳纤 （Carbon Fiber）：由经环氧涂层处理和石墨压织的碳化纤维制成.其优点是重量轻,抗张强度高,在所有密度低的人造合成手柄材料中,碳纤可能是最坚固的.其由碳引起的反光很引人注目,外观很具有未来派色彩.碳纤也是一种高度加工的材料,因此一般也被用在高端产品上.
碳纤维主要是由碳元素组成的一种特种纤维,其含碳量随种类不同而异,一般在90％以上.碳纤维具有一般碳素材料的特性,如耐高温、耐摩擦、导电、导热及耐腐蚀等,但与一般碳素材料不同的是,其外形有显著的各向异性、柔软、可加工成各种织物,沿纤维轴方向表现出很高的强度.碳纤维比重小,因此有很高的比强度.
碳纤维之种类
经高温处理后,其含碳量超过90％以上之纤维材料,称之为碳纤维.碳纤维之种类分类有许多方法,可依原料、特性、处理温度与形状来分类.若依原料可分为纤维素纤维系之嫘萦（Rayon）系与木质（Lignin）系；聚丙烯腈（Polyacrylonitrile）系；沥青（Pitch）系；酚树脂系与气相碳纤系等六种.若依特性则分为普通碳纤维；高强度高模数碳纤维与活性碳纤维等三种.普通碳纤维之强力在120㎏/㎜2以下,杨氏模数（Young掇 Modulus）在10000㎏/㎜2以下者称之；高强度高模数者,则强力在150㎏/㎜2以上,模数在17000㎏/㎜2以上时称之.
若依加工处理温度分类时,则可分为耐炎质；碳素质与石墨质等三种.耐炎质碳纤之处理加热温度为200～350℃,可供作电气绝缘体；碳素质碳纤之处理加热温度为500～1500℃,可供电气传导性材料用；石墨质碳纤之处理加热温度在2000℃以上,除耐热性与电气传导性提高外,亦具自我润滑性.
若按碳纤维制品之形状分类时,可分为棉状短纤维；长丝状连续纤维；纤维束（Tow）；织物；毡毯与编制长形物等.
3.碳纤维之研制
3.1 嫘萦系碳纤维
嫘萦纤维素纤维加热处理时不会熔融,若在无氧状态下的不活性气体（Inert Gas）中加热处理,则极易取得碳纤维.
3.2 聚丙烯腈系碳纤维
聚丙烯腈（PAN）系碳纤维之制造工程大致可分为聚丙烯腈纤维之制备；安定化工程（耐炎化）；碳化工程；表面处理与上浆工程；石墨化工程等五个程序.
3.3 沥青系碳纤维
原油经900℃以上之高温提炼后的残渣中,约含有95wt％之碳质,若以电解法去除其中之硫酸,再经水洗后可得纯度极佳之沥青（Pitch）.
3.4 气相成长碳纤维
气相成长碳纤维有基材上成长法与流体化触媒成长法两种.将铁、钴、镍等金属微粒（M）加热至1100℃,令乙炔（C2H2）热分解脱氢形成碳素沈积成长于金属微粒下方,形成碳纤维.为基材上成长法之简图,可知其间须喂入氢（H2）气与苯（C6H6）等气体.
3.5 活性碳纤维
目前商业化之活性碳的形态有粉末状；颗粒状与纤维状等三种,其中粉末状活性碳（Powdered Activated Carbon,简称PAC）,大多由木屑制成,平均尺寸约为15～25μm；颗粒状活性碳（Granular Activated Carbon,简称GAC）,大致由煤、沥青粉末制成,平均尺寸约为4～6㎜；纤维状活性碳（Activated Carbon Fiber,简称ACF）,则大多由PAN、Rayon、Pitch与Phenolic Resin等纤维制成,平均直径约为7～15μm.