碳纤维的原料、生产方法、规格、特性和应用

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碳纤维carbon fibre

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含碳量不低于90%的纤维。工业上主要由粘胶纤维、丙烯腈纤维、沥青纤维等原丝，在1000～1500℃的非氧化性气氛中碳化制得。早期也由气相生长法制取。该法将氢或碳氢化物，如苯、甲烷、甲苯、萘等混合气体，在1000～1300℃下，于陶瓷材料的表面发生热分解沉积而形成长约25cm，直径在3～100μm的碳纤维。用作碳纤原丝的尚有酚醛纤维、聚乙炔纤维、聚甲基乙烯酮纤维、聚乙烯醇纤维以及各种有机芳杂环纤维。这些纤维均可高温下碳化而制得碳纤维，但或因成本较高或因性能不好而未工业化。作增强纤维用的超高模量型（UHM）碳纤的密度为2.0g/cm3，强度2.27GPa，模量483GPa，比强度1.14 GPa，比模量242 GPa;普通型高模量（HM）碳纤维的密度为1.80g/cm3，强度2.53 GPa，模量345 GPa ,比强度1.40 GPa, 比模量192 GPa，高强型碳纤维的密度为1.75g/cm3，强度3.16 GPa，模量206 GPa，比强度1.81 GPa，比模量118 GPa。碳纤维具有高强度、高模量、耐疲劳、耐高温、耐化学腐蚀、耐烧蚀、体积质量小、导电等优良性能，可与树脂、金属、陶瓷、碳等基体制成各种复合材料，广泛应用于宇航、火箭、导弹、航空、汽车、化工、电子、能源、体育用品、医疗器材等领域。

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