我们常见的常用的碳纤维,其实并不是唯一的,碳纤维有聚丙烯腈基碳纤维、沥青基碳纤维和粘胶基碳纤维这3种,其中聚丙烯腈基碳纤维的制备更方便所以应用更广。今天我们来了解一下另外一种——粘胶基碳纤维。
 
粘胶基碳纤维的简介与制备
 
    粘胶基碳纤维是什么?
 
    粘胶基碳纤维与聚丙烯腈基碳纤维的制备类似,将粘胶纤维经过预氧化、碳化所制备的一种碳纤维。粘胶基碳纤维与聚丙烯腈基碳纤维的生成原料不同,制备出的2种碳纤维的性能也有所区别。
 
    经过研究分析,科研人员发现粘胶基碳纤维的生产率较低,只有在10%~30%,而且最关键的是它的力学性能不如聚丙烯睛基碳纤维,强度只有700MPa,模量约为70GPa,这是它没有大范围推广应用的根本因素。
 
    科研人员分析其中的原因,发现是由于粘胶纤维的强度较低,不能像聚丙烯腈纤维那样以高倍的张力进行预氧化处理。
 
    不过粘胶基碳纤维还是有优势可取的。粘胶纤维木材、麻和棉花等天然纤维,经制浆粕、磺化、熟化和纺丝等处理而成,生产过程中不适用催化剂,金属离子的含量基本为零。一些碳纤维构件需要控制信号不受干扰,这个时候粘胶基碳纤维的优势就体现出来了。
 
    粘胶基碳纤维如何制成?
 
    制备过程中,使用高强度的粘胶丝为原料,先用酸过一遍洗去胶干燥,然后进行改性处理,干燥以后放进机器中,以多束合股的方式进入炉子内裂解碳化。
 
    提醒:粘胶丝纤维孔隙较多,在碳化过程中失重较大,容易渗入其他物质改变电磁性能和抗氧化性能,因此制备前需要提前做好应对。
 
    在生产过程中,化学改性剂起这非常重要的作用,它能有效渗入纤维分子之间,让它在高温下保留碳原子骨架。温度也是影响其质量的重要因素,升温速率小,热解过程进行的就比较慢。为了缩短热处理时间,可适当加入含磷或含氮的化学物。
 
    随着低温烧结,纤维的颜色不断加深。张力越大的话,纤维的颜色越深,根据颜色,对它的性能可以有初步的判断。
 
    粘胶丝在1000℃,6小时内就能达到1.8GPa的强度,75Gpa的模量。粘胶基碳纤维的制备,优先选用质量较好的粘胶纤维,再将温度等变量进行控制好,生产出来的粘胶基碳纤维的性能相对比较稳定。