碳纤维材料唐甲资料.ppt

3.以沥青为原料制造CF 沥青是含有多种芳烃的缩聚物，属于低分子质量烃类。这些化合物组成复杂，含碳量大于70％，分子质量分布很宽，400～800，软化点100℃～200℃， 沥青资源丰富，成本可降低。在民用方面有很大潜力。 沥青基碳纤维目前主要有两种类型： 力学性能较低的所谓通用级沥青基碳纤维－－各向同性沥青碳纤维； 拉伸强度特别是拉伸模量较高的中间相沥青基碳纤维－－各向异性沥青基碳纤维。 3.以沥青为原料制造CF ①沥青的调制 通过萃取，蒸馏，加氢，添加化合物调节沥青组成，分子量分布和流动性； ②熔融纺丝 软化点以上50~150℃，粘流态 ； ③ 稳定化处理 酸性气体250~400℃，使沥青纺丝在碳化时不融并； ④碳化处理 惰气保护下1000~1500℃处理去除H、N等非C元素，使转变成多晶石墨层片结构； ⑤石墨化处理 惰气保护下2500~3000℃处理转变成规整石墨晶体结构； a.各向同性沥青碳纤维的制备 ①中间相沥青的调制 ⅰ.以喹啉为溶剂在80~120℃溶解沥青并过滤不溶物。 ⅱ.在惰性气氛中300~350℃脱氢缩合调制出适当粘度和高度取向的中间相（液晶）沥青。 ②纺丝：熔融纺丝 3.以沥青为原料制造CF b. 中间相沥青碳纤维的制备 ③中间相沥青的不熔化处理 方法一：在含NO2、 O2的空气中于275~350℃处理； 方法二：过氧化氢、硫酸、硝酸液相氧化处理； ④碳化处理 纤维中芳烃大分子间脱氢、脱水缩合去除非C元素 ⑤石墨化处理 碳纤维的制备工艺Ⅱ 气相法：在惰性气氛中将小分子有机物(如烃或芳烃等）在高温下沉积成纤维。此法用于制造晶须或短纤维，不能用于制造长纤维。 陶瓷或石墨基板 a.基板法 喷洒催化剂（金属微粒铁镍，金属盐溶液硝酸铁） 将基板送入石英或刚玉反应管 导入反应气（低碳烃或单、双环芳烃与氢气） 1100℃反应 碳纤维 生长速度30~50mm/min；直径1~100um；长300~500mm 碳纤维的制备工艺Ⅱ b.气相流动法 氢气 低碳烃/单、双环 芳烃/脂环烃 催化剂（Fe、Co、 Ni 及它们的合金超细粒子） 反应器 1100℃~1400℃ CF（空心直线型，螺旋型） 直径0.51um，长几毫米 碳纤维的常见缺陷 表面裂纹 表面沉积物 表面毛纤 表面机械损伤 六. 碳纤维的生产概况 就全球碳纤维产能来看，前 5大碳纤维生产企业市场占有率达到 60%以上，其中 Toray 产能占比 18%，小丝束日本市场份额占70％。 全球前 5 大碳纤维生产企业产能占比 61% 在国际上，碳纤维工业主要由14家碳纤维供应商组成，其中10家生产PAN碳纤维，即：日本东丽、日本东邦、日本三菱丽阳、美国Hexcel、美国cyfec工业、台湾Formosa Plastics、美国zoltek、德国SGL、美国Aldila和土耳其AKSA能源有限公司；4家生产沥青基碳纤维，即：美国Cytec工业、日本三菱化学、日本Petoca Materials和日本Kureha。 全球小丝束碳纤维行业集中度 目前世界各国发展的主要是PAN 基碳纤维，粘胶基和沥青基碳纤维产量有限，用途单一，纳米碳纤维尚处于研究阶段。 碳纤维的生产概况 碳纤维的生产概况（国外） 碳纤维的生产概况（国内） 七.国产碳纤维存在的主要问题 1） 原丝质量与国外比还存在差距，由于国产碳原丝在生产过程中大部分采用民用腈纶原液，杂质含量较高，造成碳纤维性能不稳定，离散系数较大。 2）大部分国产碳纤维未经过表面处理，制成复合材料层间剪切强度偏低，没有经过表面处理的国产碳纤维不能用作高性能要求的先进复合材料增强体，也不能在航空、航天等国防部门中用来制作主承力构件。 3）尚未形成经济规模，价格太贵，成本组成不合理。国产碳纤维目前售价太高，远比国外进口的价格要高。 4）品种单一、规格单一，碳纤维来源大部分依赖于进口。 微信公众号推荐 碳纤维资讯碳纤维体验馆碳纤维平台 碳纤维新视界 致谢 Thanks…… ITO Glass Color Filter Touch Panel TFT-LCD 专注于上游平板显示材料 莱宝高科 2016/01/31 碳纤维（Carbon Fiber） 技术开发部 唐甲 目录 碳纤维的制备工艺 碳纤维的特性 碳纤维的生产概况 发