碳纤维是由一条又长又薄的碳原子组成的,直径为0.0002-0.0004(0.005-0.010)毫米。这些碳原子的微观晶体是联络在一同的,或多或少都是平行摆放的轴向纤维。晶体摆放使纤维的令人难以置信的强壮。几千碳纤维扭在一同构成一个纱、可自行或编织成织物。织物,纱线或联系环氧树脂构成各种复合资料。复合资料可用于制作飞机和太空船零件,风车叶片,赛车或自行车的布局,高尔夫球杆轴、汽车配件,钓鱼杆,帆船桅杆,以及许多其他的配件使其重量轻、强度高。
碳纤维是20世纪50年代作为强化资料高温烧制而成,用作出产导弹配件。前期的纤维加热制作,直到结成了人造丝。这个进程的功率低下,发生的纤维富含碳,只要大概20%的低强度和刚度特性。在20世纪60年代初,开发利用了聚丙烯腈为质料,使碳纤维富含了55%碳和有十分好的功能。聚丙烯腈变换进程的根本办法,敏捷成了前期碳纤维出产的根本办法。
在70年代,有人试验从石油中提炼加工碳纤维。这些纤维富含大概85%的碳,具有优良的抗折强度。可怜的是,他们只要有限的抗压强度、没有被广泛承受。
今日,碳纤维是许多产物的重要配件,碳纤维应用在逐年疾速开展。美国、日本和西欧是首要的碳纤维出产商。
炭纤维的分类:碳纤维按拉伸模量进行分类,用拉伸模量的多少来衡量必定直径的纤维拉力。英语的计量单位为镑在每平方英寸的横截面积的力。炭纤维份为“低模量”张力在34.8万磅以下(240万kPa)。其他品种的次序按拉伸模量,包含“规范”,“中级模数”、“高弹性模量、”和“超高模数。”弹性模量碳纤维的布局有超高压72.5-145.0,拉伸模量到达1.0 500万磅(kPa)。作为对照,钢有拉伸模量约29亿磅(约200万kPa)。因而,最有力的碳纤维是钢大概五倍。
石墨纤维指的是有石油沥青为质料出产的一种超高模纤维,这些纤维,有一个内部布局的三维晶体摆放严密挨近的特色,是一种纯洁的方式的碳称为石墨原资料来出产碳纤维质料被称为原丝,大概90%的碳纤维出产质料是聚丙烯腈。其他10%是由人造丝和石油沥青。
所有这些资料都有机聚合物,其特色是被碳原子长串绑在一同的分子。各公司切当的原丝基体成分是不一样,通常被认为是一个商业秘密。
在出产进程中,运用了各种气体和液体,这些资料有些是为了与纤维反响,以到达特定的作用 其他资料的描绘,或不作出反响,以避免某些与纤维的反响。 这些进程中的许多资料的切当成分相同被认为是商业秘密。
制作业工艺
在碳纤维制作进程平分化学和机械有些,原丝长股或纤维被拉进炉内,然后在无氧状态下加热到一个十分高的温度。无氧,纤维不能焚烧。相反,高温使纤维原子强烈振荡直到最终非碳原子而被铲除。这一进程称为碳化进程,长束组成的纤维,严密互锁,只留下了少量非碳原子剩下。这既是典型的运用聚丙烯腈出产碳纤维的操作序列。