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碳纤维是由什么制成的?

碳纤维是由什么制成的?

碳纤维通常由聚丙烯腈 (PAN) 和人造丝或石油沥青制成高碳聚合物。PAN占材料的大部分,约占90%,其中人造丝或石油沥青占材料的其余10%,构成碳纤维的材料是有机聚合物。

碳纤维是通过加热拉伸而成的高碳聚合物。但碳纤维从何而来?尽管原始碳聚合物可以源自许多不同的材料,但在许多情况下,碳聚合物将是聚丙烯腈 (PAN) 或沥青基碳纤维。PAN碳纤维是源自丙烯酸的合成材料,而沥青基碳纤维是通过植物、煤炭和原油等碳基材料生产的。用于制造碳纤维的原材料可以对碳纤维的强度和柔韧性起到一定的作用。

碳纤维的制造过程通常包括以下步骤:

  1. 原料选择:碳纤维的原料通常是聚丙烯腈(PAN)纤维或石油焦油纤维。PAN纤维是最常用的原料,因其具有较高的强度和较好的炭化性能。
  2. 纤维制备:原料纤维经过拉伸和预处理等工艺,以获得较高强度和较低杂质含量的碳纤维前驱体纤维。
  3. 碳化:碳纤维前驱体纤维经过高温处理,被暴露在缺氧或低氧环境中,以使纤维中的非碳元素被去除,形成高纯度的碳纤维。
  4. 热处理:碳纤维经过热处理,以改善其结晶性能和力学性能。这一步通常在高温下进行,可以增加碳纤维的强度和刚度。
  5. 表面处理:为了提高碳纤维与树脂基体之间的粘合力,碳纤维表面可能会进行特殊的处理,如涂层或化学处理。

以上是碳纤维的一般制造过程,具体的制造方法和工艺可能会因制造商和产品要求而有所差异。碳纤维由于其高强度、低密度、耐腐蚀性和优良的导电性能等特点,在航空航天、汽车、体育器材、船舶和建筑等领域得到广泛应用。

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