碳纖維電熱管地培訓(xùn)材料

1、實用標準文案碳纖維電熱管的培訓(xùn)材料碳纖維是一種新型的高性能纖維增強材料，它具有高強度、 高模量、耐高溫、耐磨、耐腐蝕、抗疲勞、抗蠕變、導(dǎo)電、導(dǎo)熱和遠紅外輻射等諸多優(yōu)異性能。 它可以依復(fù)合材料形式減輕構(gòu)件重量，從而提高構(gòu)件的技術(shù)性能?，F(xiàn)已廣泛應(yīng)用于航天航空、新型紡織機械、石油化工、醫(yī)藥器械、汽車、機械制造、建筑行業(yè)、文體用品、電信、電加熱等高新技術(shù)領(lǐng)域。 它的廣泛應(yīng)用將會極大的改變我們的生活方式和提高我們的生活質(zhì)量。用碳纖維復(fù)合的工程材料優(yōu)于金屬材料，其抗拉強度高于鋼材于34倍；剛度高于 2 3倍；耐疲勞性高于 2倍；重量比鋼材輕 3 4倍；熱膨脹小 45倍。它的出現(xiàn)使纖維復(fù)合材料具有更廣闊的發(fā)

2、展和應(yīng)用前景。隨著各種纖維材料增強技術(shù)逐漸變的與結(jié)構(gòu)設(shè)計同樣重要，碳纖維材料的發(fā)展過程先后引起了諸多發(fā)達國家和發(fā)展中國家的關(guān)注 , 才有了碳纖維材料今天大力發(fā)展的形勢。 在碳纖維材料的研究和開發(fā)過程中，科技工作者已經(jīng)認識到， 碳纖維材料是進入二十一世紀的最具誘惑的纖維增強材料。一、碳纖維的分類及技術(shù)背景碳纖維是以聚丙烯腈纖維、 粘膠纖維或瀝青纖維為原絲， 通過加熱除去碳以外的其它一切元素制得得一種高強度、 高模量纖維，它有很高的化學(xué)穩(wěn)定性和耐高溫性能， 是高性能增強復(fù)合材料中的優(yōu)良結(jié)構(gòu)材料。根據(jù)炭化溫度的不同，碳纖維分為三種類型：普通型（ A 型）碳纖維 是指在 900 1200 下炭化得到的

3、碳纖維。這種碳纖維強度和彈性模量都較低，一般強度小于107.7cN/tex,模量小于 13462cN/tex。精彩文檔實用標準文案高強度型（型或C 型）碳纖維是指在 1300 1700 下炭化得到的碳纖維。這種纖維強度很高，可達 138.4 166.1cN/tex ，模量約為 13842 16610cN/tex 。高模量型（型或B 型）碳纖維又稱石墨纖維，它是指在炭化后再經(jīng) 2500 以上高溫石墨化處理得到的碳纖維。這類碳纖維具有較高的強度，約為97.8 122.2cN/tex,模量很高，一般可達17107cN/tex以上，有的甚至高達31786cN/tex。根據(jù)制作原料不同可分為4 類：1

4、、聚丙烯腈（ PAN ）基碳纖維作為高性能纖維的一種， 碳纖維既有碳材料的固有本征， 又兼?zhèn)浼徔椑w維的柔軟可加工性， 是新一代軍民兩用新材料， 已廣泛用于航空航天、交通、體育與休閑用品、醫(yī)療、機械、紡織等各領(lǐng)域。美國聯(lián)合碳化物公司（ UCC）于 1959 年開始最早生產(chǎn)粘膠基碳纖維，五六十年代是粘膠基碳纖維的鼎盛時期， 雖然目前已開始衰退，但是它作為耐燒蝕材料至今仍占有一席之地。 1959 年，日本研究人員發(fā)明了用聚丙烯腈 （PAN ）原絲制造碳纖維的新方法。 在此基礎(chǔ)上，英國皇家航空研究院研制出了制造高性能 PAN 基碳纖維時技術(shù)流程，使其發(fā)展駛?cè)肓丝燔嚨溃?PAN 基碳纖維成為當前碳纖維工

5、業(yè)的主流。產(chǎn)量占世界總產(chǎn)量的 90 左右。 1974 年，美國聯(lián)合碳化物公司開始了高性能中間相瀝青基碳纖維 Thornel P55 的研制，并取得成功。目前 Thornel P系列高性能瀝青碳纖維仍是最好的產(chǎn)品，這樣就形成了 PAN 基、瀝青基和粘膠基碳纖維的三大原料體系。我國從 20 世紀 60 年代后期開始研制碳纖維，至今已有三十多年的歷史。 1976 年在中科院山西煤炭化學(xué)研究所建成我國第一條 PAN 基碳纖維擴大試驗生產(chǎn)線， 產(chǎn)品性能基本達到日本東麗公司的 T200 ，國內(nèi)也叫做高強型碳纖維。我國從“六五”開始研制高強型碳纖維（相當于 T300 ），但歷經(jīng) 20 年，產(chǎn)品性能指標仍未達

6、到 T300 標準，精彩文檔實用標準文案至今仍處于中試放大階段。PAN 基碳纖維因其具有的高強度、高剛度、重量輕、 耐高溫、耐腐蝕、優(yōu)異的電性能等特點，在與其他纖維的競爭中發(fā)展壯大。目前世界主要聚丙烯腈（ PAN ）基碳纖維生產(chǎn)廠家的總生產(chǎn)能力已達到31650 噸的規(guī)模，僅次于芳綸，躍居世界高性能纖維的第二位。聚丙烯腈（ PAN ）基碳纖維有兩大類，即大絲束碳纖維（ LT）和小絲束碳纖維（ CT）。 20世紀 90 年代中期以前世界上生產(chǎn)的都是CT型碳纖維。 1996 年美國在 LT型碳纖維技術(shù)上取得重大突破并進行了工業(yè)化生產(chǎn)，生產(chǎn)出位伸強度可以與CT型碳纖維相媲美的 LT型碳纖維，逐漸取代了

7、原來由CT型碳纖維獨占的軍事國防、航空航天、體育休閑等應(yīng)用領(lǐng)域，進而廣泛地向其他領(lǐng)域滲透和發(fā)展。LT型碳纖維與 CT型碳纖維相比，有下列兩方面優(yōu)勢：一是 LT型碳纖維可以采用民用聚丙烯腈絲作為制造碳纖維的原絲， 而民用聚丙烯腈絲作為普通化工品可以在國際市場自由購買。 CT型碳纖維生產(chǎn)需用高性能特種原絲，這種原絲制備技術(shù)是 CT型碳纖維生產(chǎn)的關(guān)鍵技術(shù)，日本、美國等主要生產(chǎn)公司長期以來不但對高性能特種原絲制備技術(shù)高度保密、不肯轉(zhuǎn)讓，而且也不出售高性能特種原絲產(chǎn)品，這就使 CT型碳纖維長期壟斷在少數(shù)日、美公司手中。 LT型碳纖維技術(shù)的進展，打破了一直由少數(shù)日、美公司壟斷的局。二是民用聚丙烯腈絲的價格

8、的 25 ，而通常原絲價格約占制備碳纖維的性能價格比遠遠高于 CT型碳纖維。世界碳纖維的主要生產(chǎn)商為日本的東麗、東邦人造絲、三菱人造絲三大集團和美國的卓爾泰克（ZOLTEK）、阿克蘇（ AKZO ）、阿爾迪拉（ ALDIL1 ）和德國的 SGL公司等。其中日本三大集團占世界生產(chǎn)能力的 75 。世界 CT型碳纖維總生產(chǎn)能力為 22100 噸/ 年；LT型碳纖維總生產(chǎn)能力為 9550 噸/ 年；實際生產(chǎn)量約為 7000 噸/ 年?，F(xiàn)在 PAN 基碳纖維在國外獲得應(yīng)用的主要領(lǐng)域有：航空航天工精彩文檔實用標準文案業(yè)，地面交通工具，如汽車、賽氣、快速列車等，造船工業(yè)、碼頭和海上設(shè)施，體育用品與休閑用品，

9、電子產(chǎn)品，基礎(chǔ)設(shè)施以及造紙、紡織、醫(yī)療器械、化工、冶金、石油、機械工業(yè)等領(lǐng)域，要求零部件在高強度、高剛度、重量輕、耐高溫、耐腐蝕等環(huán)境下工作。2 、粘膠基炭纖維 (Rayon Carbon Fiber)18 世紀中期，英國人約瑟夫 .斯旺(J.Swon) 和美國 人愛迪生 (E.Tdisin) 利用棉、竹等天然纖維素經(jīng)過一系列后處理制造炭絲，試制電燈的 燈絲。世界上第一盞電燈的燈絲就是用愛迪生制造出的炭絲。之后，由于發(fā)明了鎢絲的制造 方法，它更有效地將電能轉(zhuǎn)換為光能，且使用壽命長，一直沿用至今。從此，炭絲的研制工 作停頓下來，無人問津。 但是，斯旺和愛迪生發(fā)明的粘膠炭絲制造方法為后人繼續(xù)研制粘

10、膠 基炭絲奠定了基礎(chǔ)， 他們無愧是研制炭纖維的先驅(qū)。本世紀 50 年代初，隨著冷戰(zhàn)和新一輪軍備競賽開始，航天航空和軍事工業(yè)等尖端技術(shù)得到 迅猛發(fā)展，人們尋求具有高比強度、高比模量和耐燒蝕等特性的新型材料， 它為炭纖維的 發(fā)展提供了良機。炭纖維的研究與開發(fā)又引起各國的極大關(guān)注。 1950 年，美國帕斯空軍基地 開 始研制粘膠基炭纖維，與此同時美國聯(lián)合碳化物公司(UCC)也投入大量人力、物力和財力進 行開發(fā)，最早上市商品化炭纖維 Thornel-25 就是該公司的第一代產(chǎn)品。 50年代 60 年代 ，是粘膠基炭纖維發(fā)展的鼎盛時期。 之后，隨著 PAN 基、瀝青基炭纖維的相繼問世和強勁發(fā) 展，粘膠基

11、炭纖維工業(yè)受到很大沖擊， 逐步萎縮，但仍保留著小規(guī)模的生產(chǎn)能力。前蘇聯(lián)在 70 年代初開始研制粘膠基炭纖維，目前無論是質(zhì)量、 產(chǎn)量、品種和應(yīng)用都居世界之首。 當前 世界上研究和生產(chǎn)粘膠基炭纖維的主要國家有俄羅斯、 白俄羅斯、烏克蘭、美國、印度和中 國，粘膠基炭纖維總產(chǎn)量僅占世界炭纖維總量V/ 的1% 左右。生產(chǎn)粘膠基炭纖維的原料主要有木漿和棉漿。美國、俄羅斯和白精彩文檔實用標準文案俄羅斯采用木漿，我國則 以棉漿為主。天然纖維素漿粕配制成紡絲液，用濕法紡制成粘膠連續(xù)長絲。 粘膠纖維經(jīng)水洗 和浸漬催化劑后，再經(jīng)預(yù)氧化和炭化工序就可轉(zhuǎn)化為炭纖維。 浸漬催化劑和預(yù)氧化處理是制 造粘膠基炭纖維的重要工序

12、，是由有機纖維粘膠絲轉(zhuǎn)化為無機炭纖維的關(guān)鍵所在。纖維素的基本鏈節(jié)單元是 -D- 葡萄糖，通過 1，4- 苷鍵相連接成線型大分子。它的結(jié) 構(gòu)單元中有三個羥基，即一個伯羥基和兩個仲羥基，分別在 6.2.3 三個碳原子上，賦予其較 強的吸水 (濕)性，而 1 ， 4- 苷鍵則是熱裂 (解)的基礎(chǔ)。在熱處理過程中， 未脫掉羥基的鏈節(jié) 轉(zhuǎn)化為左旋葡萄糖， 進一步再轉(zhuǎn)化為焦油； 脫掉羥基的鏈節(jié)則向碳四殘鏈(片)轉(zhuǎn)化， 進一步 轉(zhuǎn)化為亂層石墨結(jié)構(gòu)。浸漬催化劑處理后，由于可降低熱解活化能，強化了脫除羥基過程， 從而抑制了左旋葡萄糖的生成，有利于提高炭化收率和粘膠基炭纖維的性能。目前，新的催 化體系、高效催化體

13、系和功能催化體系仍在繼續(xù)研究，一旦有所突破將促進粘膠基炭纖維的 發(fā)展。粘膠基炭纖維在結(jié)構(gòu)和性能上有許多獨道之處， 其它種類炭纖維無法與其比擬， 因而 不 會被徹底淘汰出局。 它的獨特性能主要表現(xiàn)在：比重小，一般比 PAN 基、瀝青基小 15% 左右， 所制復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)輕量化效果更顯著； 屬于難石墨化炭， 類似玻璃炭，層間距 d002大，石墨微晶不發(fā)達，排列紊亂、取向度低、強度低、模量低、伸度大，屬于大伸長型炭纖維， 韌性好，易深加工；堿、堿土金屬含量低，抗氧化和熱穩(wěn)定好， 耐 燒蝕；它由天然纖維素轉(zhuǎn)化而來，生物相容性好，這也是其它類型炭纖維無法與其比擬的。 由于粘膠基炭纖維具有上述特性，在某

14、些領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。粘膠基炭纖維主要應(yīng)用于以下幾個方面： (1) 戰(zhàn)略武器方面的應(yīng)用。美國和俄羅斯把粘膠 炭 纖維增強酚醛樹脂復(fù)合材料用于戰(zhàn)略武器的隔 (防)熱材料，利用了粘膠基炭纖維耐燒蝕的特 性和酚醛樹脂精彩文檔實用標準文案殘?zhí)剂扛?、焦化強度高和發(fā)煙量少的性能，兩者的性能疊加，使其復(fù)合材料的 綜合性能優(yōu)異無比，成為當今仍是不可取代的防熱材料。美國和俄羅斯仍保留有年產(chǎn)百噸級粘膠基炭纖維的生產(chǎn)能力，原因就在于此。 (2) 隔熱保溫材料。材料的熱導(dǎo)率與其密度成正 比，低密度的粘膠炭纖維賦予其優(yōu)異的隔熱保溫性能。 此外，炭材料靠晶格波傳熱，它的 La 較小，也使其具有隔熱保溫性能。軟式和硬式炭氈作

15、為隔熱保溫材料已得到廣泛應(yīng)用。 (3) 各類加熱器。利用粘膠基炭纖維的導(dǎo)電性和柔軟可加工性來制造各類加熱器材。炭纖維、炭帶、炭布和炭紙都可作為發(fā)熱元件，可與橡膠、塑料、無機絕緣材料 復(fù)合制造各種形狀、不同功率、不同用途的加熱器材。俄羅斯在這方面的應(yīng)用開發(fā)相當成功 ，值得我們借鑒。 (4) 醫(yī)用生物材料。利用粘膠基炭纖維與生物的相容性制造醫(yī)用生物材 料，如醫(yī)用電極和探頭、韌帶，骨夾板和假骨。 值得一提的是外傷包扎帶 (繃帶 )，已在俄羅 斯等國得到實際應(yīng)用，是值得研制和推廣的項目。此外，粘膠基炭纖維經(jīng)活化處理后可制得 活性炭纖維，柔軟性和可深加工性也是無比優(yōu)異的。粘膠基炭纖維能否東山再起?取決于

16、它的系統(tǒng)工程創(chuàng)新。3、瀝青基炭纖維 (Pitch Based Carbon Fiber)瀝青基炭纖維是以燃料系或合成系瀝青原料為前驅(qū)體，經(jīng)調(diào)制、成纖、燒成處理而制成的纖維狀炭材料。瀝青炭纖維在 20 世紀 60 年代初由日本學(xué)者大谷杉郎首先研制成功，并于 1970 年由日本吳羽化學(xué)工業(yè)公司進行工業(yè)化生產(chǎn)。此后，由于碳質(zhì)中間相的發(fā)現(xiàn)和“液相炭化”工藝的開發(fā)，特別是美國學(xué)者Singe 等人在 70 年代用中間相瀝青制造高性能連續(xù)瀝青炭纖維工藝的開發(fā)成功， 使瀝青炭纖維的研究開發(fā)進入了一個新的階段。由美國聯(lián)合碳化物公司 (UCC)制造的以“Thornel-P ”為代表的高性能級瀝青炭纖維問世，標志著

17、瀝青炭纖維工藝趨于成熟，成為繼聚丙烯腈基炭纖維之后又一新型炭纖維材精彩文檔實用標準文案料。煤及石油加工副產(chǎn)物以及合成瀝青均可作為瀝青炭纖維的原料。瀝青調(diào)制是瀝青炭纖維制造中的一項重要工藝步驟，原料瀝青經(jīng)熱致和溶致等主要調(diào)制手段， 得到的調(diào)制瀝青可作為紡絲瀝青。調(diào)制成的紡絲用瀝青原料， 因其調(diào)制方法的不同而呈不同的特性，一般分為兩類，即普通紡絲用瀝青 (各向同性瀝青 )，高性能紡絲用瀝青 (中間相或潛在中間相型瀝青)。瀝青調(diào)制處理是使調(diào)制成的瀝青的組成結(jié)構(gòu)盡量整齊均勻的處理工藝。因為用于熔融紡絲的這種調(diào)制瀝青，決定著瀝青的可紡性、熱穩(wěn)定性、流變特性以及炭化收率等性狀，并關(guān)系到由其制成的炭纖維的性

18、能。原料來源不同， 其調(diào)制將會涉及到多項化學(xué)化工技術(shù)，諸如瀝青的氧化、氫化、樹脂化、晶質(zhì)化等方法。普通瀝青基炭纖維的紡絲用原料調(diào)制工藝比較簡單， 一般是將原料瀝青的雜質(zhì)微粒 (4 m) 去除后經(jīng)加熱處理，制成軟化點 180 以上的瀝青，即可作為紡絲用瀝青。具有高強度、高模量的高性能連續(xù)瀝青基炭纖維，其紡絲用原料的調(diào)制比較復(fù)雜， 原料瀝青須經(jīng)過一系列預(yù)處理除去雜質(zhì)，精制，再在調(diào)整壓力下加熱處理，使其中的稠環(huán)芳烴分子縮合成中間相小球，并進一步融并成具有可紡性的中間相體，以此作為紡絲用瀝青。近年來又開發(fā)出以純芳烴 (如萘 )縮聚的合成瀝青為原料，也取得良好的效果，并已在日本實現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。調(diào)制得到的

19、紡絲用瀝青， 可應(yīng)用熔融紡絲原理紡成瀝青纖維。 一般普通紡絲用瀝青紡成短毛型纖維或直接成氈， 所用的成纖方法有渦流紡、噴紡、離心紡等。高性能紡絲用瀝青多紡成連續(xù)瀝青長絲，大體上可采用化纖紡絲設(shè)備進行連續(xù)長纖維紡制。由于瀝青的冷脆特性，在長絲紡制過程中，對瀝青長絲的集束、上油、牽伸等工藝操作步驟，要求十分嚴格，必須精細控制。紡得的瀝青纖維，其截面依噴絲孔形狀而定， 一般為圓形，也有三葉形 (Y)，十字形 (+) 等非圓截面，還可紡成空心的中空纖維。精彩文檔實用標準文案紡成的瀝青纖維，經(jīng)過不熔化、炭化、石墨化等熱處理，分別得到瀝青的不熔化纖維、炭纖維或石墨纖維。瀝青纖維的不熔化處理， 在氧化性氣氛

20、中進行， 最高處理溫度約330 左右。在此過程中瀝青大分子間通過氧化交聯(lián)等反應(yīng)，使瀝青纖維轉(zhuǎn)變?yōu)椴蝗刍w維， 由此保持纖維形態(tài)。 炭化是在惰性氣氛中進行，通常處理溫度為 1000 1500 左右，使不熔化瀝青纖維排除非碳原子形成瀝青炭纖維。炭纖維的石墨化處理，通常是在2500左右的惰性氣氛中進行， 促進瀝青多環(huán)芳烴分子沿纖維軸定向，以提高纖維的彈性模量等力學(xué)性能和導(dǎo)電、導(dǎo)熱性。由瀝青制造的炭纖維， 根據(jù)工藝條件的差異， 可呈現(xiàn)不同的物化特性。從力學(xué)性能上比較，可以分成普通級(GP)、高性能級 (HP) ，以及介于 GP與HP 之間的中等性能級等幾類。普通瀝青基炭纖維 (GP-PCF) 為光學(xué)上

21、各向同性的炭纖維，力學(xué)性能較低；高性能瀝青基炭纖維 (HP-PCF) 則為光學(xué)各向異性的炭纖維，抗拉強度和模量等力學(xué)性能很高。 這種物性上的差異， 主要在于后者紡絲用的調(diào)制瀝青為中間相或潛在中間相型瀝青。高性能級瀝青炭纖維， 可與 PAN 基炭纖維媲美， 用于航天、航空及高級運動器材；普通級瀝青炭纖維則在民用工業(yè)中具有廣泛用途，如用作隔熱材料、磨耗制動材料、耐腐蝕材料、導(dǎo)電和屏蔽材料、音響材料等等，尤其在建筑材料方面作為水泥增強材料，用量很大，令人矚目。盡管瀝青基炭纖維具有原料便宜、 碳收率高、易制得超高模型炭纖維等優(yōu)點，然而，要得到高性能炭纖維，其加工過程復(fù)雜，難以獲得高抗拉強度和壓縮強度。

22、因此，雖在 80 年代有較快發(fā)展，但至今仍不能取代聚丙烯腈基炭纖維的主導(dǎo)地位， 只是由于其具有某些其它種類炭纖維無法比擬的特性而進行一定量的生產(chǎn)。4 、氣相生長碳纖維 (VAPOR GROWN CARBON FIBER)精彩文檔實用標準文案早在上個世紀末，人們在研究烴類熱裂解及一氧化碳岐化反應(yīng)時，就已發(fā)現(xiàn)，在催化劑表面生成的結(jié)炭中也有炭絲(CF)共存，這是氣相生長炭纖維 (VGCF)的最早發(fā)現(xiàn)。但采用催化劑有目的地研制這種纖維狀炭，則是近 1/4 世紀以來的事。日本信州大學(xué)小山恒夫教授最早研制這種 CF，他在制備半導(dǎo)體材料過程中，發(fā)現(xiàn)在有鐵粒子催化劑存在的基板上，總能生長出這種CF，受此啟發(fā)，

23、他把注意力轉(zhuǎn)到了“以炭纖維制備為中心的氣相生長及其應(yīng)用”上。從70 年初開始進行了大量探索工作， 發(fā)表了一系列研究報告和相關(guān)資料，并以氣相生長炭纖維 (Vapor Grown Carbon Fiber)命名這種纖維狀炭。此后，日本等一些國家的科研院所，也相繼研發(fā)了此類纖維，從制備技術(shù)、生長機理、結(jié)構(gòu)特征、性能和應(yīng)用等方面， 進行了大量試驗研究，取得了長足進展。 VGCF的這種稱謂也獲國際認可，并認定它是一種很有發(fā)展前途的，高性能、高附加值的非連續(xù)短微型炭纖維。 VGCF 的成功研發(fā)，使長期以來由 PAN 等有機系炭纖維 (OPCF)主導(dǎo)的炭纖維領(lǐng)域，增添了新的“了不起的” (大谷語 )成員，顯

24、示出下世紀新材料的絢麗前景。以低碳烴為原料 (碳源 )，在還原性載氣 (H2) 氛圍中高溫?zé)峤?，通過(Fe,Ni 等)過渡金屬的超細微粒為晶核的特殊催化作用， 可直接生成VGCF。反應(yīng)溫度 800 1 300 ，硫及其氫化物的適量添加，可增進VGCF的密生程度，是 VGCF制備中的添加物。制備方法分為：基板晶種法和浮游催化法。前者是將催化劑微粒 (Fe粒子 )散布于 (石墨、陶瓷等 )基板上，加熱升溫至反應(yīng)溫度 (1000 以上 )，碳源(苯等 )蒸氣隨載氣 (H2) 連續(xù)導(dǎo)入反應(yīng)區(qū)，進行熱解，縮聚，在金屬微粒催化作用下，熱解生成的碳“種子” (CmHn) 在催化微粒端側(cè)生長出 VGCF。早期

25、的 VGCF制備，多用此法，可制出較長的(長達 300 mm) ，纖徑數(shù)微米至數(shù)十微米的 VGCF。但這種方法工藝性差，難以批量制取。精彩文檔實用標準文案鑒此，開發(fā)了“拼棄生長基板的”浮游催化法。此法應(yīng)用二茂鐵 (Ferrocene) 等有機金屬化合物為前驅(qū)體，經(jīng)熱解生成金屬鐵微粒，在反應(yīng)空間分散浮游， 起催化劑作用， 使裂解的碳“種子”催化成纖，生成 VGCF。 用這種制備方法， 可以 1 mm/s 3 mm/s. 的長速，快速生成直徑數(shù)納米至數(shù)微米的 VGCF。碳源轉(zhuǎn)化成纖率達 60% 以上。VGCF的制備具有獨特優(yōu)勢： 即制備工藝簡單， 無需紡絲、預(yù)氧化、炭化等 OPCF制造所必需的工藝

26、步驟，可以直接由廉價的低碳烴類通過高溫?zé)峤?，催化生成炭纖維?？蓪嵤o人操作的連續(xù)化自動制造。纖經(jīng)調(diào)控范圍較寬 (0.01 數(shù)微米)，適于制取超細纖維，獲取高結(jié)晶取向性的超高強度、 超高模量的超高性能炭纖維。 因此浮游催化法制備 VGCF具有量產(chǎn)化潛力，現(xiàn)在已處在工業(yè)化前夕，年產(chǎn)數(shù)百噸規(guī)模的建廠生產(chǎn)，已在籌劃中。VGCF是碳原子以 SP2(石墨和富勒烯 )為內(nèi)層排列的晶態(tài)結(jié)構(gòu)， 外層為熱解炭疊層。 總體呈樹木年輪狀的同心圓中空結(jié)構(gòu)。 這種組織構(gòu)形，賦予了 VGCF的優(yōu)良物化特性，其各項性能均優(yōu)于同類級的OPCF。因此被認為是超高性能 CF。通過催化劑的選用 (如采用 Ni 基催化劑微粒 )或調(diào)控

27、金屬催化劑微粒徑 (控成納米級粒徑 )可形成螺旋狀(彈簧管 )炭，或單層炭管 (納米炭管 )，這些 VGCF的系列制品都是性能優(yōu)良、用途廣泛的分子級材料、 VGCF的高導(dǎo)電性、高導(dǎo)熱性、核屏蔽性、高耐熱性、生體親和性等特性，使它適作各種功能材料，廣泛用作貯能 (貯H2 等)、核堆 (屏蔽材 )、醫(yī)療 (人工臟器 )、機電 (超微電器)等材料。而其的優(yōu)良力學(xué)性能、極高的長徑比、對基質(zhì)的良好相容性及輕量特性，特別適于用作各種復(fù)合材料的增強劑，成為汽車、船舶、航天器、運動器件、高層建筑、超微型機械等工業(yè)的理想材料。VGCF- 新世代新材料，亟需大力發(fā)展。二、碳纖維的發(fā)展及現(xiàn)在的主要生產(chǎn)公司90 年代

28、中期以后，碳纖維市場發(fā)展很快，在某種程度上反映出精彩文檔實用標準文案碳纖維供不應(yīng)求，市場短缺。 80 年代對碳纖維及其復(fù)合材料的發(fā)展曾作了過分樂觀的預(yù)測，但隨“柏林墻的拆除”和“海灣戰(zhàn)爭”的結(jié)束，國防軍工和高技術(shù)對碳纖維的需求相對萎縮， 遠遠比預(yù)測要少得多。 90 年代初期對碳纖維的需求不但沒有增長反而下降，因此，對碳纖維工業(yè)和復(fù)合材料工業(yè)的投資大大減少， 造成這一段時間世界碳纖維生產(chǎn)能力沒有太大的增長。 1994 年以后，由于航天航空、體育休閑用品和工業(yè)應(yīng)用對碳纖維的需求大幅度增加， 超過當時所有碳纖維設(shè)備的生產(chǎn)能力， 造成世界市場碳纖維的短缺。 90 年代中期以后，碳纖維生產(chǎn)廠商都投入大量

29、資金建設(shè)新的碳纖維生產(chǎn)線， 擴大碳纖維生產(chǎn)能力。據(jù)統(tǒng)計，世界各國對碳纖維工業(yè)的投資截止到 1999 年底將達到 10 億美元。新的碳纖維生產(chǎn)線和新增碳纖維生產(chǎn)能力主要包括:日本東麗公司分別在日本愛媛 (Ehime ，Japan) 和美國亞拉巴馬州地開土 (Decatur ，Ala) 建立兩條碳纖維生產(chǎn)線。 每條碳纖維生產(chǎn)線的生產(chǎn)能力為每年 800 噸，計劃在 1998 年和 1999 年建成。建成后，東麗公司碳纖維生產(chǎn)能力達到每年 7300 噸。日本東邦公司對田納克絲(Tenax) 擴大 990 噸碳纖維生產(chǎn)能力，在日本密西瑪 (Mishima ，Japan) 擴大 200 噸碳纖維生產(chǎn)能力，

30、 1998 年東邦公司的碳纖維生產(chǎn)能力達到每年 5100 噸。日本三菱人造絲公司把在日本托姚哈西 (Toyohashi) 的碳纖維生產(chǎn)能力增加一倍，達到每年平均 400 噸，這包括在美國加利福尼亞州薩克拉門托 (Sacramento ，Calif) 年產(chǎn)約 700 噸的生產(chǎn)能力。美國阿莫科(Amoco) 公司在南卡羅來納格林佛爾 (Greenville ，S.C)和巖石山 (Rock Hill.S.C) 各有一條碳纖維生產(chǎn)線， 1998 年有生產(chǎn)1900 噸 12K 和 24K 宇航級碳纖維的能力。在美國加利福尼亞州普里圣多 (Pleasanton Calif)的海克塞爾公司把在亞拉巴馬州地開

31、土(Decatur ，Ala) 聚丙烯腈原絲的生產(chǎn)能力擴精彩文檔實用標準文案大了一倍，把在猶他州鹽湖城(Salt Lake City ， Utah) 碳纖維生產(chǎn)能力增加 20% ，這樣海克塞爾公司的碳纖維生產(chǎn)能力自1998 年達到每年 2000 噸。阿克蘇諾貝爾公司在美國田納西州諾克絲佛爾 (Knoxville ，Tenn)增加一條年產(chǎn) 1400 噸大絲束碳纖維生產(chǎn)線， 和其他兩家生產(chǎn)線加在一起，總生產(chǎn)能力達到每年4850 噸。卓爾塔克公司(Zoltek Corp)1998年生產(chǎn)能力為3800 噸，其中包括約 1100 噸預(yù)氧纖維。該公司的目標是要在2000 年達到 1.8 萬噸大絲束碳纖維的

32、生產(chǎn)能力。在1997 年增加了五條碳化生產(chǎn)線，本世紀還要建立31 條碳纖維生產(chǎn)線，每條生產(chǎn)線的生產(chǎn)能力為每年450 噸，卓爾塔克公司并計劃在35 年內(nèi)把大絲束碳纖維價格降到每磅 5 美元。SGL 碳纖維公司收購了在英國蘇格蘭的RK 碳纖維公司，在美國北加里納州沙菲特擴大碳纖維生產(chǎn)能力。1998 年碳纖維生產(chǎn)能力擴大到每年 2800 噸。在美國加利福尼亞州，圣地亞哥 (San Diego ，Colif) 阿爾笛拉公司(Aldila) ，1997 年在加州波威 (Poway ，Calif) 建立了阿笛拉材料工藝公司 (Aldila Matorials Techrology Corp)生產(chǎn)碳纖維 /

33、 環(huán)氧預(yù)浸料生產(chǎn)線 ;1998 年在懷俄明州愛文思東 (Evanston ，Wyoming) 建立了 50K 大絲束碳纖維生產(chǎn)線，年產(chǎn)約 1100 噸。由此可見，到 2000 年世界碳纖維的生產(chǎn)能力將獲得很大發(fā)展。國際上碳纖維各界知名人士預(yù)測， 以這樣的高速度發(fā)展，用不了幾年，世界碳纖維生產(chǎn)能力將很快超出對它的需求量。 因此，對碳纖維的市場與需求的預(yù)計是 :近期碳纖維呈現(xiàn)短缺不足，但幾年后就會變成供過于求。三、碳纖維氈的簡介碳纖維氈是將基材經(jīng) 1000 高溫碳化后形成的一種高碳纖維材精彩文檔實用標準文案料，按原料來分， 可分為粘膠基碳纖維氈、聚丙烯腈基碳纖維氈及混合氈等。碳纖維氈的應(yīng)用范圍非常

34、廣泛： 高溫爐的隔熱保溫材料，它是目前唯一可在 2000-3000 度高溫下使用的隔熱材料。 C/C 復(fù)合材料的增強材料。 高溫過濾材料和腐蝕性液體的過濾材料 導(dǎo)電材料、電極。 抗靜電材料?；谔祭w維氈優(yōu)良的電特性，我們研制開發(fā)了碳纖維電熱管。四、碳纖維電熱管介紹：碳纖維發(fā)熱體是本世紀最具競爭力的高科技材料， 它的出現(xiàn)在電熱領(lǐng)域掀起了一場新的革命， 碳纖維發(fā)熱體替代金屬發(fā)熱體將成為一種必然的趨勢。1 、產(chǎn)品簡介本產(chǎn)品發(fā)熱體基材是美國進口氈體，具有功率余量大、耐高溫、高熱能力強、使用壽命長、 且功率可隨意調(diào)節(jié)等優(yōu)點。碳纖維石英電熱管產(chǎn)品，符合 GB/T2423.3-1993電子電工產(chǎn)品基本環(huán)境實驗規(guī)規(guī)程，試驗 Ca:恒定濕熱實驗