高分子碳素纤维材料是一种由含碳的高分子聚合物制成的纤维材料。它的主要组成是碳元素,其特点是具有轻质、高强度、高模量、耐高温、耐腐蚀等优异性能。
这种材料的制备一般包括以下步骤:
1 聚合物原料制备: 首先,制备含有碳元素的高分子聚合物原料,通常使用含有碳的有机化合物,如聚丙烯腈(PAN)等。
2 纺丝: 将聚合物原料溶解在适当的溶剂中,然后通过纺丝工艺,将溶解的聚合物拉伸成纤维。
3 稳定处理: 将纤维在氧气气氛下高温处理,使其发生氧化反应,产生部分氧含量,这个过程也称为"稳定",以提高后续碳化过程中的效果。
4 高温碳化: 经过稳定处理的纤维在高温下进行碳化,即在非氧气环境下进行加热处理,使其变成含碳量高的纯碳纤维。
5 后续处理: 在需要的情况下,还可以进行表面处理、表面涂覆等工艺,以满足具体应用的要求。
高分子碳素纤维材料在航空航天、汽车、体育用品、船舶、能源等领域有广泛的应用,由于其优异的性能,被广泛认为是高性能材料。
矶竿高碳素和碳布在材料、制作工艺、性能特点、价格等方面均存在显著的差异。
1 材料:碳布是由碳纤维编织而成,而高碳素鱼竿则是由高强度的碳纤维材料制成。
2 制作工艺:碳布需要通过压缩、热处理、树脂浸渍等多道工序进行成型,而高碳素鱼竿的制作工艺则更加复杂,需要进行模具设计、纤维层压、固化等步骤。
3 性能特点:碳布鱼竿具有较好的抗拉强度和耐磨性,适合炸滩钓法,而高碳素鱼竿具有更高的强度和更轻的重量,适合专业钓手或者追求高品质的消费者。
4 价格:碳布鱼竿的价格相对较低,适合初学者或者经济实惠的消费者,而高碳素鱼竿价格较高,适合专业钓手或者追求高品质的消费者。
综上所述,选择矶竿高碳素还是碳布,需要根据自身的需求和预算进行权衡。
碳纤维原料有聚丙烯纤维、黏胶丝和沥青纤维三种。
1、聚丙烯基碳纤维性能好,碳化得率较高,因此以聚丙烯制造的碳纤维约占总碳纤维产量的大部分。
2、以黏胶丝为原料制碳纤维碳化得率只有不到一半,这种碳纤维碱金属含量低,特别适宜作烧蚀材料。
3、以沥青纤维为原料时,碳化得率高达百分之八十以上,成本最低,是正在发展的品种。
根据使用要求和热处理温度的不同,碳纤维分为耐燃纤维、碳纤维和石墨纤维。
碳纤维的制造方法:
碳纤维可分别用聚丙烯腈纤维、沥青纤维、粘胶丝或酚醛纤维经碳化制得;按状态分为长丝、短纤维和短切纤维;按力学性能分为通用型和高性能型。通用型碳纤维强度为1000兆帕(MPa)、模量为100GPa左右。高性能型碳纤维又分为高强型(强度2000MPa、模量250GPa)和高模型(模量300GPa以上)。强度大于4000MPa的又称为超高强型;模量大于450GPa的称为超高模型。随着航天和航空工业的发展,还出现了高强高伸型碳纤维,其延伸率大于2%。用量最大的是聚丙烯腈PAN基碳纤维。
目前应用较普遍的碳纤维主要是聚丙烯腈碳纤维和沥青碳纤维。碳纤维的制造包括纤维纺丝、热稳定化(预氧化)、碳化、石墨化等4个过程。其间伴随的化学变化包括,脱氢、环化、预氧化、氧化及脱氧等。
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