碳纖維是由一條又長又薄的碳原子組成的,直徑為0.0002-0.0004(0.005-0.010)毫米。這些碳原子的微觀晶體是聯絡在一同的,或多或少都是平行擺放的軸向纖維。晶體擺放使纖維的令人難以置信的強壯。幾千碳纖維扭在一同構成一個紗、可自行或編織成織物??椢?,紗線或聯系環(huán)氧樹脂構成各種復合資料。復合資料可用于制作飛機和太空船零件,風車葉片,賽車或自行車的布局,高爾夫球桿軸、汽車配件,釣魚桿,帆船桅桿,以及許多其他的配件使其重量輕、強度高。
碳纖維是20世紀50年代作為強化資料高溫燒制而成,用作出產導彈配件。前期的纖維加熱制作,直到結成了人造絲。這個進程的功率低下,發(fā)生的纖維富含碳,只要大概20%的低強度和剛度特性。在20世紀60年代初,開發(fā)利用了聚丙烯腈為質料,使碳纖維富含了55%碳和有十分好的功能。聚丙烯腈變換進程的根本辦法,敏捷成了前期碳纖維出產的根本辦法。
在70年代,有人試驗從石油中提煉加工碳纖維。這些纖維富含大概85%的碳,具有優(yōu)良的抗折強度??蓱z的是,他們只要有限的抗壓強度、沒有被廣泛承受。
今日,碳纖維是許多產物的重要配件,碳纖維應用在逐年疾速開展。美國、日本和西歐是首要的碳纖維出產商。
炭纖維的分類:碳纖維按拉伸模量進行分類,用拉伸模量的多少來衡量必定直徑的纖維拉力。英語的計量單位為鎊在每平方英寸的橫截面積的力。炭纖維份為“低模量”張力在34.8萬磅以下(240萬kPa)。其他品種的次序按拉伸模量,包含“規(guī)范”,“中級模數”、“高彈性模量、”和“超高模數。”彈性模量碳纖維的布局有超高壓72.5-145.0,拉伸模量到達1.0 500萬磅(kPa)。作為對照,鋼有拉伸模量約29億磅(約200萬kPa)。因而,最有力的碳纖維是鋼大概五倍。
石墨纖維指的是有石油瀝青為質料出產的一種超高模纖維,這些纖維,有一個內部布局的三維晶體擺放嚴密挨近的特色,是一種純潔的方式的碳稱為石墨原資料來出產碳纖維質料被稱為原絲,大概90%的碳纖維出產質料是聚丙烯腈。其他10%是由人造絲和石油瀝青。
所有這些資料都有機聚合物,其特色是被碳原子長串綁在一同的分子。各公司切當的原絲基體成分是不一樣,通常被認為是一個商業(yè)秘密。
在出產進程中,運用了各種氣體和液體,這些資料有些是為了與纖維反響,以到達特定的作用 其他資料的描繪,或不作出反響,以避免某些與纖維的反響。 這些進程中的許多資料的切當成分相同被認為是商業(yè)秘密。
制作業(yè)工藝
在碳纖維制作進程平分化學和機械有些,原絲長股或纖維被拉進爐內,然后在無氧狀態(tài)下加熱到一個十分高的溫度。無氧,纖維不能焚燒。相反,高溫使纖維原子強烈振蕩直到最終非碳原子而被鏟除。這一進程稱為碳化進程,長束組成的纖維,嚴密互鎖,只留下了少量非碳原子剩下。這既是典型的運用聚丙烯腈出產碳纖維的操作序列。