碳纖維(Carbon Fiber,簡稱CF),是一種含碳量在95%以上的高比強度、高比模量,耐高溫,耐腐蝕,耐疲勞,抗蠕變,導電,傳熱,和熱膨脹系數小等一系列優異性能的新型纖維材料。

按照生產碳纖維的原料不同將碳纖維分為兩大類:1.人造纖維,如粘膠絲、人造棉、木質素纖維等;2.合成纖維,從石油等自然資源中提純出來的原料,在經過處理后紡織成絲,如腈綸纖維,瀝青基纖維,聚丙烯腈(PAN)基纖維等。目前實現了工業化制備工藝的只有以瀝青基纖維、膠粘(纖維素)基纖維以及聚丙烯腈(PAN)基纖維三種。

以聚丙烯腈(PAN)基碳纖維為例:

在一定的聚合條件下,丙烯腈(AN)在引發劑的自由基作用下,雙鍵被打開,形成線型聚丙烯腈分子鏈。然后將合成的聚丙烯腈紡絲液經過濕法紡絲或干噴濕紡等工藝后得到PAN原絲,PAN原絲經過在預氧化爐中(200-300℃)預氧化后轉入碳化爐中進行碳化處理,包括低溫碳化(300-1000℃)和高溫碳化(1000-1800℃),最后碳纖維經過表面處理和上漿,即可得到碳纖維產品。

目前碳纖維主要分為三種類型:粘膠(纖維素)基碳纖維、瀝青基碳纖維以及聚丙烯腈(PAN)基碳纖維。

1.粘膠(纖維素)基碳纖維:制備成本高,目前產量不到世界碳纖維總量的1%,具有耐燒蝕的特性,因含堿金屬、堿土金屬離子較少,燃燒產生的鈉光弱,雷達不易發現,常用于軍事工業方面,尤其是火箭、導彈和航天飛機的鼻錐等,另外也可以作為剎車片、放射性同位素能源盒等。

2.瀝青基碳纖維:是日本群馬大學的大谷杉郎在1965年研制成功,1970年日本吳羽化工公司的瀝青基碳纖維上市,1975年美國聯合碳化物公司開始生產高性能瀝青基碳纖維,20世紀90年代,我國鞍山東亞精細化工有限公司引進200t瀝青基碳纖維生產線,并于1995年投產。

3.聚丙烯腈(PAN)基碳纖維:由于PAN基碳纖維制備簡單,原料來源豐富,成本低,成為目前全球產量最大的一種碳纖維。其力學性能優異,尤其是抗拉強度、彈性模量等是三種碳纖維中最好的,應用范圍較廣,建筑行業,航空航天領域,軍工領域,以及體育用品等都能應用,在目前日常生活中也能接觸到碳纖維制品,如碳纖維汽車,碳纖維自行車等都是PAN基碳纖維。

天安新材料有限公司全部采用聚丙烯腈(PAN)基碳纖維原絲,并使用德國進口的設備生產高性能的碳纖維布和碳纖維板材,天安雙向碳纖維布成型工藝是將碳纖維原絲通過編制成型,絲束種類包括3K、6K、12K,編制形式有平紋、斜紋以及足球紋,具體的規格參數如下圖1所示。碳纖維板的生產工藝是碳纖維原絲浸漬樹脂拉擠成型的復合材料,寬幅可以在2-30cm之間,厚度在1.2-4mm之間,具體規格參數如下圖2所示。本公司制備的碳纖維產品主要應用于航空航天領域,建筑領域,軍工領域等多方面,另外接受具有專門特殊性能要求和不同規格參數產品的定制,歡迎各位商談合作。

圖1. 天安雙向碳纖維布產品的規格參數

圖2. 天安碳纖維板的規格參數

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