碳(C)纤维虽已问世几十年,至今国际上尚无统一的命名和分类方法通常有如下几种分类法。碳纤维配件“外柔内刚”,质量比金属铝轻,但强度却高于钢铁,并且具有耐腐蚀、高模量的特性,在国防军工和民用方面都是重要材料。它不仅具有碳材料的固有本征特性,又兼备纺织纤维的柔软可加工性,是新一代增强纤维。
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①按制造工艺和原料不同分类
有机前驱体法和气相生长法碳(C)(石墨(化学式C ))纤维两大类;其中有机前驱体法按采用的原纤维不同又。可分为黏胶基、聚丙烯腈基、沥青(成分:沥青质和树脂)基、酚(phenol)醛(aldehyde)基的碳和石墨纤维。
②按热处理(chǔ lǐ)温度(temperature)和氛围介质(起决定作用的物质)不同分类碳(C)纤维(800~1500℃;N2、H2)、石墨(化学式C )纤维(2000~3000℃,N2或Ar)和活性碳纤维(700~1000℃;水蒸气(简称水汽)或CO2+N2)。碳纤维生产具有许多优良性能,碳纤维的轴向强度和模量高,密度低、比性能高,无蠕变,非氧化环境下耐超高温,耐疲劳性好,比热及导电性介于非金属和金属之间,热膨胀系数小且具有各向异性,耐腐蚀性好,X射线透过性好。良好的导电导热性能、电磁屏蔽性好等。应当指出的是,日本和西欧不分碳和石墨(化学式C )纤维而统称碳纤维;中国和美国通常以热处理温度不同将碳纤维产品(Product)分为碳纤维和石墨(化学式C )纤维。
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③按力学性能不同分类通用级(GP)和高性能(HP)两大类。碳纤维生产传统的玻璃纤维相比,杨氏模量是其3倍多;它与凯夫拉纤维相比,杨氏模量是其2倍左右,在有机溶剂、酸、碱中不溶不胀,耐蚀性突出。GP级通常指拉伸强度(strength)<1.2GPa;拉伸模量<50GPa的碳(C)纤维产品(Product);HP又可分为标准型(如日本东丽T-300牌号,拉伸强度3.53GPa9拉伸模量230GPa)、高强型(拉伸强度≥4.00GPa)、高模型(拉伸模量≥390GPa)和高强高模型(如日本MJ系列品种,拉伸强度3.92~4.41GP
A、拉伸模量377~588GPa)等品种。
④按制品形态(pattern)分类长丝(含不同孔数的束丝和单纱)、束丝短纤维、超细短纤维(气相法含晶须);织物(布、带、绳)、编织(to braid)品(三向及多向织物、圆筒管等)以及无纬布、无纺布、毡、纸等多种形态的碳(C)(石墨(化学式C ))纤维及其织物。
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