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碳纤维分类及区别?
碳纤维按形态可分为短纤维、连续纤维和表面改性碳纤维三类。
短纤维按碳化温度可分为低温碳纤维和高温碳纤维。低温碳纤维具有较高的强度和弹性模量,但比强度和比模量低于高强度碳纤维;高温碳纤维具有更高的比强度和比模量,但其力学性能则因碳化温度的提高而有所下降。
连续纤维按碳化温度可分为预氧化纤维、低温碳化纤维和高温碳化纤维。预氧化纤维是将聚丙烯腈纤维或沥青纤维等原丝进行预氧化处理,使碳链断裂、分子重排,再经过低温或中温炭化而制得;低温碳化纤维是先将预氧化纤维进行低温(一般在600~800℃)处理,使纤维进一步收缩,完成预热处理后再进行低温碳化处理;高温碳化纤维则是在1000~1300℃的高温下进行碳化处理。
表面改性碳纤维是将碳纤维表面进行化学或物理改性,以提高其与其他材料的相容性和浸润性,改善其与基体的界面性能。
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碳纤维是一种由有机纤维经碳化及石墨化处理而得到的微晶石墨材料,是纤维碳纤维是一种由有机纤维经碳化及石墨化处理而得到的微晶石墨材料,是纤维中含碳量在95%左右的碳纤维和含碳量在99%左右的石墨纤维。它可以分为不同的类型,包括按原丝类型、力学性能、丝束大小、产品形态等不同维度进行分类。
按原料来源划分,碳纤维主要分为粘胶基、沥青基和聚丙烯腈(PAN)基三大种类,各有不同的使用场景和生产方法。其中,由于高碳产率和优越的性能,PAN基碳纤维占据了碳纤维市场的主导地位。然而,由于较低纯度和较低成本的碳纤维可以满足汽车行业等较新的应用,对沥青等前驱体的需求将增加。
按力学性能划分,碳纤维可分为通用型(强度/1000MPa、模量/100GPa )、高性能型(高强型:强度>2000MPa、模量 >250GPa;高模型>模量300GPa);或高强型、高强中模型、高模型、高强高模型。
按丝束大小划分,主要有小丝束和大丝束两种。
按产品形态划分,主要包括长丝、短纤维和短切纤维。
碳纤维可以根据多种方式进行分类。首先,根据制造工艺的不同,碳纤维可分为熔融法碳纤维和化学气相沉积法碳纤维。熔融法碳纤维是将有机纤维在惰性气氛中加热至碳化,然后将碳化物进行熔融,再进行喷丝制得。这种方法工艺简单,但制品性能一般。而化学气相沉积法碳纤维则是在一定的温度和压力下,含碳气体与有机纤维发生反应,生成碳纤维。这种方法制得的碳纤维性能较好,但工艺复杂。
其次,根据用途的不同,碳纤维可分为通用型、高强型、中模量型和高模量型。通用型碳纤维强度为1000-2000MPa,模量为150-400GPa。高强型碳纤维强度为2000MPa,模量为250GPa。中模量型碳纤维强度为1500-3000MPa,模量为60-150GPa。高模量型碳纤维强度为3000MPa,模量为60GPa。
此外,根据原丝种类不同,碳纤维可分为粘胶基、沥青基和聚丙烯腈基(PAN基)三种。粘胶基碳纤维原丝由木浆纤维制成,性能较差。沥青基碳纤维原丝以石油沥青或煤沥青为主要原料制成,性能较好。PAN基碳纤维原丝以聚丙烯腈树脂为主要原料制成,性能最好,是目前应用最广泛的碳纤维品种。
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