碳纖維的原料、生產方法、規格、特性和應用

' o, g) f: g8 P6 B4 I5 u2 J

碳纖維carbon fibre

7 i( \4 K+ o5 L6 h8 ~  a
含碳量不低于90%的纖維。工業上主要由粘膠纖維、丙烯腈纖維、瀝青纖維等原絲，在1000～1500℃的非氧化性氣氛中碳化制得。早期也由氣相生長法制取。該法將氫或碳氫化物，如苯、甲烷、甲苯、萘等混合氣體，在1000～1300℃下，于陶瓷材料的表面發生熱分解沉積而形成長約25cm，直徑在3～100μm的碳纖維。用作碳纖原絲的尚有酚醛纖維、聚乙炔纖維、聚甲基乙烯酮纖維、聚乙烯醇纖維以及各種有機芳雜環纖維。這些纖維均可高溫下碳化而制得碳纖維，但或因成本較高或因性能不好而未工業化。作增強纖維用的超高模量型（UHM）碳纖的密度為2.0g/cm3，強度2.27GPa，模量483GPa，比強度1.14 GPa，比模量242 GPa;普通型高模量（HM）碳纖維的密度為1.80g/cm3，強度2.53 GPa，模量345 GPa ,比強度1.40 GPa, 比模量192 GPa，高強型碳纖維的密度為1.75g/cm3，強度3.16 GPa，模量206 GPa，比強度1.81 GPa，比模量118 GPa。碳纖維具有高強度、高模量、耐疲勞、耐高溫、耐化學腐蝕、耐燒蝕、體積質量小、導電等優良性能，可與樹脂、金屬、陶瓷、碳等基體制成各種復合材料，廣泛應用于宇航、火箭、導彈、航空、汽車、化工、電子、能源、體育用品、醫療器材等領域。