碳纖維的制造流程

　　市場(chǎng)(shì chǎng)上90%的碳纖維以聚丙烯腈為原料，剩下的10%則是人造絲或石油瀝青，它們有一個(gè)共同的特性，就是含碳量非常高。碳纖維制品就是指以碳纖維預(yù)浸布為原材料，通過(guò)不同的加工方法，加工成為能夠滿(mǎn)足使用要求的材料制品。碳纖維手機(jī)殼外柔內(nèi)剛”，質(zhì)量比金屬鋁輕，但強(qiáng)度卻高于鋼鐵，并且具有耐腐蝕、高模量的特性，在國(guó)防軍工和民用方面都是重要材料。它不僅具有碳材料的固有本征特性，又兼?zhèn)浼徔椑w維的柔軟可加工性，是新一代增強(qiáng)纖維。在制造的過(guò)程(guò chéng)中，還會(huì)使用到一些氣體或液體，它們能與碳纖維發(fā)生反應(yīng)以達(dá)到特定的效果。本文以聚丙烯腈基碳纖維為例介紹一下它的制造流程(liú chéng)。

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  　　紡絲   　　先將聚丙烯腈與其它樹(shù)脂混合，例如甲基丙烯酸酯或甲基丙烯酸甲酯并加入一定的催化劑讓它們發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。碳纖維制品就是指以碳纖維預(yù)浸布為原材料，通過(guò)不同的加工方法，加工成為能夠滿(mǎn)足使用要求的材料制品。碳纖維復(fù)合材料此前世界上碳纖維技術(shù)發(fā)達(dá)的國(guó)家（美國(guó)、德國(guó)、日本、韓國(guó)），對(duì)于向中國(guó)輸出碳纖維產(chǎn)品和技術(shù)，保持著極其謹(jǐn)慎的態(tài)度。即使在目前，我國(guó)碳纖維以及碳纖維制品的進(jìn)口，還受到發(fā)達(dá)國(guó)家的嚴(yán)格控制。碳纖維制品由于碳纖維擁有極高的材質(zhì)特性，因此碳纖維制品的強(qiáng)度大，硬度高，遠(yuǎn)超過(guò)同體積同重量的金屬材質(zhì)。因此，碳纖維制品在航空、航海、軍工等高科技工業(yè)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。反應(yīng)結(jié)束后將它們用不同的方法紡成絲線(xiàn)。紡紗的時(shí)候也要加入特定的化學(xué)物品。   　　穩(wěn)定(wěn dìng)   　　在碳化之間先要穩(wěn)定一下它的化學(xué)性能(化學(xué)反應(yīng)的參數(shù))，這個(gè)步驟通過(guò)(tōng guò)加熱完成。將纖維在空氣中加熱30~120分鐘，溫度約200℃~300℃，使得原子鍵模式(pattern)重新排列，出去氧分子。看似簡(jiǎn)單的過(guò)程(guò chéng)事實(shí)上很復(fù)雜，非常多因素都要精細(xì)控制（control)。   　　碳化和石墨化   　　碳化是將纖維加熱到1000℃左右，篩除里面的非碳原子，讓純度提高，石墨化則是加熱到2000℃左右，進(jìn)一步提高碳原子的包含比重。最后纖維的含碳量能達(dá)到95%左右。   　　表面處理(chǔ lǐ)   　　石墨化后，纖維的表面不能很好與環(huán)氧樹(shù)脂或其它材料(Material)結(jié)合，所以還要經(jīng)過(guò)一些化學(xué)處理(chǔ lǐ)，增加表面的粗糙度。為了防止纖維在編織或纏繞的過(guò)程中受損，還能在表面施膠，起保護(hù)作用。   　　制造完成后的碳纖維，需要經(jīng)過(guò)一定的質(zhì)量檢測(cè)，常見(jiàn)的纖維測(cè)試包括(bāo kuò)密度、強(qiáng)度、拉伸模量、施膠量、耐高溫程度以及其它。為了避免麻煩，在制造的時(shí)候各項(xiàng)數(shù)據(jù)(data)就要嚴(yán)格監(jiān)控，包括時(shí)間、溫度、氣流、和化學(xué)成分，使生產(chǎn)出來(lái)的產(chǎn)品(Product)質(zhì)量更好。另外，碳纖維粉塵（形態(tài)：固體微粒）可能會(huì)引起皮膚過(guò)敏，吸入肺部的話(huà)沒(méi)有辦法排出，所以操作控制的時(shí)候一定要戴上護(hù)目鏡、手套、口罩，穿工作服。   　　   　　   　　

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