沥青基碳纤维研究进展_韩嘉.pdf

《沥青基碳纤维研究进展_韩嘉.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、山东化工·54·SHANDONGCHEMICALINDUSTＲY2016年第45卷殭櫃櫃櫃櫃櫃櫃櫃殭櫃櫃櫃櫃殭专论与综述櫃櫃櫃櫃櫃櫃櫃殭沥青基碳纤维研究进展韩嘉(兖矿国宏化工有限责任公司，山东邹城273500)摘要:沥青基碳纤维是一种性能优异的纤维材料。本文综述了沥青基碳纤维的特点、应用及研究现状。关键词:沥青基碳纤维;特点;研究现状+中图分类号:TQ342．74文献标识码:A文章编号:1008－021X(2016)13－0054－03DOI:10.19319/j.cnki.issn.1008-021x

2、.2016.13.018碳纤维是由有机纤维经过一系列的热处理转化而成的导电性好、耐高温和低温性好、耐腐蚀性好、可加工性能好。含碳量在90%以上的脆性材料，碳纤维具有低密度、高比强碳纤维由于具有优异的特性，近年来已被广泛应用于航度、高比模量、耐高温和低温、耐腐蚀、耐疲劳、抗蠕变、导电、空航天、交通运输、化工、能源、土木工程、电子、体育运动器传热、热膨胀系数小等一系列的优异性能，结构独特，集众材等领域。多优异性能于一身，它既可以作为结构材料的增强基承载负2沥青基碳纤维［1］荷，又可作为功能材料。2．1沥青基

3、碳纤维特点及应用1碳纤维分类、性能特点及应用沥青基碳纤维分为通用型沥青基碳纤维(以下简称碳纤维有三种分类方法:按原丝类型分为聚丙烯腈GPCF)和高性能沥青基碳纤维两种。GPCF为各向同性型，(PAN)基碳纤维、沥青基碳纤维、酚醛基碳纤维和粘胶基碳其在结构上存在着不均匀性。既存在着有序排列程度较高纤维;按力学性能可分为通用型和高性能型;按形态可分为的晶区，又存在着有序程度较低的非晶区。晶区由无规取向长丝、短纤维和短切纤维;按行业应用情况可分为宇航级小的片状微晶组成，微晶之间相互缠绕，并通过分叉形成网状丝束

4、碳纤维和工业级大丝束碳纤维。结构。由发展不充分的微晶或无定形碳组成的非晶区镶嵌碳纤维不仅具有碳材料的固有本征特性，又兼具纺织纤在微晶之间的“网眼”中。各向同性沥青基碳纤维的微观结维的柔软可加工性，是一种力学性能优异的新材料，其主要［2］构如图1所示。有以下特性:高强度、高弹性模量、密度小、热膨胀系数较小、图1各向同性沥青基碳纤维的微观结构示意图Fig．1ThemicroscopicstructurediagramofisotropicpitchbasedcarbonfibersGPCF相对于聚丙烯腈基(

5、PAN)碳纤维的高强度(抗拉强度≥3500MPa)来讲强度相对较低，但价格仅为聚丙烯腈收稿日期:2016－04－12作者简介:韩嘉(1984—)，女，山东邹城人，主要从事煤及煤化工生产、科研工作。第13期韩嘉:沥青基碳纤维研究进展·55·基碳纤维的1/3～1/4，因而市场应用更为广泛。国台湾和韩国占5%，英国和法国等欧洲国家占9%左右，中2．2沥青基碳纤维研究进展国仅占1%左右。在5万t的总产量中，聚丙烯腈基高强度国外沥青基碳纤维的研究开发始于20世纪50年代末碳纤维为3．5万t，粘胶纤维基碳纤维为1．

6、2万t左右。据统期，60年代初由日本群马大学研制成功，60年代末在日本吴计，目前全球范围内通用级沥青基碳纤维的生产能力3960t/羽化学公司实现工业化生产，生产规模为120t/a，目前该公a。碳纤维工业的发展经历了九十年代初的低潮期后，如今［3］又迎来了一个发展的大好时机。据相关部门预测，世界碳纤司沥青基碳纤维的生产能力已经发展到900t/a，生产工艺采用以通用级各向同性沥青为原料的离心纺丝路线，后道维需求将以每年大约13%的速度飞速增长，碳纤维的全球需［4］工序为稳定化和碳化。日本三菱化学公司是世界上

7、首先研求量2018年将达到10万t。世界各地区通用级沥青基纤制开发沥青基碳纤维的公司之一，目前，该公司已是世界上维需求量见表1。最大的高模量沥青碳纤维生产厂家，生产能力为500t/a，产表1世界各地区通用级沥青基纤维需求量品主要应用于人造卫星部件、桥墩及土木建筑工程用的补强Table1TheworlddemandofGPCFt材料等。日本石墨纤维公司继承了日本制铁和日本石油两年度北美地区欧洲地区中国其它地区合计大公司的技术实力，于1995年合资成立了“Granoc”沥青碳2007年17691546223

8、11054643纤维公司，积极开展沥青基碳纤维的应用研究，不仅提高了2009年2087195965114436140产品性能，而且开发了很多新品种，如低模量型、中模量型、［3］从表1可以看出，北美和欧洲地区的用量一直占据整个航空航天级产品等。需求的70%左右，各工业领域通用级沥青基碳纤维需求量见目前，世界碳纤维的总生产能力为5万t/a。其中日本表2。是世界最大的碳纤维生产国，其生产能力占世界生产能力的一半以上，其次是美国占30%，俄罗斯占5