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工业化生产碳纤维按原料路线可分为聚丙烯腈 (PAN)基碳纤维、沥青基碳纤维和粘胶 基碳纤维三大类。从粘胶纤维制取高力学性能的碳纤维必须经高温拉伸石墨化,碳化收率低,技术难度大、设备复杂,成本较高,产品主要为耐烧蚀材料及隔热材料所用;由沥青制取碳纤维,原料来源丰富,碳化收率高,但因原料调制复杂、产品性能较低,亦未得到大规模发展。由聚丙烯腈纤维原丝可制得高性能的碳纤维,其生产工艺较其它方法简单,而且产品的力学性能优良,用途广泛,因而自20世纪60年代问世以来,取得了长足的发展,成为当今碳纤维工业生产的主流。
真空炉保温的加热元件有金属和非金属之分,分别叙述如下。金属加热元件 通常分为两种:一种为贵重金属,如钼、铂、钨、钽等;另一类为一般金属,如镍铬耐热合金、铁铬铝合金、钼钨合金等。非金属加热元件 有石墨和化合物两种。化合物有碳化硅、硅化钼、二氧化钼等。其中碳化硅在高温下易黏结分解,而二氧化钼在1300℃时会软化。只有石墨具有加工性能好、耐高温、耐急冷急热性好、塑性好、辐射面积大、抗热冲击性能好等特点,适于制作加热元件。
碳纤维既有碳材料的固有特性,又兼备纺织纤维的柔软可加工性,是先进复合材料最重要的增强材料,已在军事及民用工业的各个领域取得广泛应用,从航天、航空、汽车、电子、机械、化工、轻纺等民用工业到运动器材和休闲用品等。真空炉隔热碳纤维被认为是高科技领域中新型工业材料的典型代表,为世人所瞩目。碳纤维产业在发达国家支柱产业升级乃至国民经济整体素质提高方面,发挥着非常重要的作用,对我国产业结构的调整和传统材料的更新换代也有重要意义,对国防军工和国民经济有举足轻重的影响。专业真空炉隔热我国至今没能实现大规模工业化生产,工业及民用领域的需求长期依赖进口,严重影响了我国高技术的发展,尤其制约了航空航天及国防军工事业的发展,与我国的经济社会发展进程极不相称。
按原料体系的不同,碳纤维主要分为:黏胶基碳纤维、聚丙烯腈基碳纤维和沥青基碳纤维。黏胶基碳纤维,黏胶基碳纤维主要用于耐烧蚀材料和隔热材料,目前, 黏胶基碳纤维仍占据着其他碳纤维不可取代的地位,是重要的战略物资。聚丙烯腈基碳纤维,聚丙烯腈基碳纤维是目前的主流,占据了主要的市场费额:1、瓦特的技术突破打通了制造高性能碳纤维的通道;2、PAN原丝质量是制造高性能碳纤维的前提;3、一条龙生产线得到发展,世界上几条著名的PAN基碳纤维生产线大多是从原丝开始,直到碳纤维以及中、下游产品开发。沥青基碳纤维,1965年,日本群马大学的大谷衫郎研制沥青基碳纤维获得成功,从此,沥青成为生产碳纤维的新原料,是目前碳纤维领域中仅次于PAN基的第二大原料路线。
石墨在常温下具有很好的化学稳定性,不受任何强酸,强碱及有机溶剂的侵蚀。并且还具有很好的导热性,传热快,受热均匀,节约燃料。由于石墨具有许多优良的性能,因而石墨制品在冶金、机械、电气、化工、纺织、国防等工业部门获得广泛应用。碳石墨是石墨制品的一种类型,其摩擦系数低、耐腐蚀性良好、导热性好、线膨胀系数低、组对性能及耐温性能好等优良特点。是机械密封行业适用范围广的摩擦副组对材料,具有良好的自润滑性能。碳纤维和石墨纤维都是当前发展宇航不可缺少的复合材料的原料之一。所以碳石墨(浸渍金属石墨)材料的用途极广,有广阔的发展前途。