粘膠基碳纖維的簡(jiǎn)介與制備
我們常見(jiàn)的常用的碳纖維，其實(shí)并不是唯一的，碳纖維有聚丙烯腈基碳纖維、瀝青基碳纖維和粘膠基碳纖維這3種，其中聚丙烯腈基碳纖維的制備更方便所以應(yīng)用更廣。今天我們來(lái)了解一下另外一種——粘膠基碳纖維。
粘膠基碳纖維是什么？
粘膠基碳纖維與聚丙烯腈基碳纖維的制備類似，將粘膠纖維經(jīng)過(guò)預(yù)氧化、碳化所制備的一種碳纖維。粘膠基碳纖維與聚丙烯腈基碳纖維的生成原料不同，制備出的2種碳纖維的性能也有所區(qū)別。
經(jīng)過(guò)研究分析，科研人員發(fā)現(xiàn)粘膠基碳纖維的生產(chǎn)率較低，只有在10%~30%，而且最關(guān)鍵的是它的力學(xué)性能不如聚丙烯睛基碳纖維，強(qiáng)度只有700MPa，模量約為70GPa，這是它沒(méi)有大范圍推廣應(yīng)用的根本因素。
科研人員分析其中的原因，發(fā)現(xiàn)是由于粘膠纖維的強(qiáng)度較低，不能像聚丙烯腈纖維那樣以高倍的張力進(jìn)行預(yù)氧化處理。
不過(guò)粘膠基碳纖維還是有優(yōu)勢(shì)可取的。粘膠纖維木材、麻和棉花等天然纖維，經(jīng)制漿粕、磺化、熟化和紡絲等處理而成，生產(chǎn)過(guò)程中不適用催化劑，金屬離子的含量基本為零。一些碳纖維構(gòu)件需要控制信號(hào)不受干擾，這個(gè)時(shí)候粘膠基碳纖維的優(yōu)勢(shì)就體現(xiàn)出來(lái)了。
粘膠基碳纖維如何制成？
制備過(guò)程中，使用高強(qiáng)度的粘膠絲為原料，先用酸過(guò)一遍洗去膠干燥，然后進(jìn)行改性處理，干燥以后放進(jìn)機(jī)器中，以多束合股的方式進(jìn)入爐子內(nèi)裂解碳化。
提醒：粘膠絲纖維孔隙較多，在碳化過(guò)程中失重較大，容易滲入其他物質(zhì)改變電磁性能和抗氧化性能，因此制備前需要提前做好應(yīng)對(duì)。
在生產(chǎn)過(guò)程中，化學(xué)改性劑起這非常重要的作用，它能有效滲入纖維分子之間，讓它在高溫下保留碳原子骨架。溫度也是影響其質(zhì)量的重要因素，升溫速率小，熱解過(guò)程進(jìn)行的就比較慢。為了縮短熱處理時(shí)間，可適當(dāng)加入含磷或含氮的化學(xué)物。
隨著低溫?zé)Y(jié)，纖維的顏色不斷加深。張力越大的話，纖維的顏色越深，根據(jù)顏色，對(duì)它的性能可以有初步的判斷。
粘膠絲在1000℃，6小時(shí)內(nèi)就能達(dá)到1.8GPa的強(qiáng)度，75Gpa的模量。粘膠基碳纖維的制備，優(yōu)先選用質(zhì)量較好的粘膠纖維，再將溫度等變量進(jìn)行控制好，生產(chǎn)出來(lái)的粘膠基碳纖維的性能相對(duì)比較穩(wěn)定。
