碳纖維和石墨纖維
碳纖維和石墨纖維的主要區別在于含碳量,一般含碳量在90%~99%的范圍為碳纖維,含碳量大于90%為石墨纖維。碳纖維得到了廣泛的應用。
碳纖維按原材料的不同可分為人造絲基碳纖維、聚丙烯腈基碳纖維、瀝青基碳纖維三大類。按碳纖維的力學性能又可分為高性能碳纖維和低性能碳纖維兩種。高性能碳纖維又有高強型(HT7,高彈型(HM)、普通型(AS7,超高強型(HT) ,超高彈型(UHM)之分。
國內部分生產廠的碳纖維性能見下表所示。
國內不同原絲生產的碳纖維性能
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生產廠
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蘭州化學公司化纖廠
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吉林化工研究院
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遼源化工廠
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上海合成纖維研究所
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遼源特種纖維廠
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吉林碳素廠
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原絲工藝路線
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NaSCN一步法AN/MA/ITA
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HNO3一步法AN/MA
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HNO3一步法AN/ITA
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NaSCN二步法AN/MA/ITA
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硝酸法
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拉伸強度/GPa
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2.68
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2.58
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2.68
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2.5
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>2.00
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>2.00
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拉伸彈性模量/GPa
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223
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223
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215
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200
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170
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180
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斷裂伸長率(%)
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1.2
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1.2
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1.3
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1.0
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1.2
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注:1.原絲工藝路線中一區張力8%,二區張力2%。 2.表中AN為丙烯腈; MA為丙烯酸甲酯;ITA為依康酸
碳纖維具有許多優異性能,如相對密度小、比模量高,導電導熱性好,耐燒蝕,耐高沮,自潤滑性好,耐疲勞,耐化學腐蝕和耐環境性好等,其主要的缺點是層間剪切強度低、沖擊強度低和價格較離。
碳纖維增強塑料主要用于航空航天、軍事工業和體育器材等方面。其主要基體樹脂為環氧、聚酯、尼龍、聚碳酸酯、聚酰亞胺、聚苯硫醚、聚醚砜、聚醚醚酮、聚丙烯以及含氯聚合物等。
目前國內碳纖維的主要生產廠有上海碳素廠、蘭州碳素廠、遼源特種纖維廠、安徽大學高分子材料研究所、北京化工大學碳纖維研究中心等。