复合材料技术的不断提升下,越来越多的产品上面就有复合材料的身影,这里面就要说到碳纤维复合材料产品,具有高强度低密度的性能体现,那这种碳纤维复合材料是怎么生产制造出来的呢?本文就跟着威盛新材的小编来看看,重点要了解这种材料中的氧化、碳化、石墨化的工艺。
我们以常见的聚丙烯腈基碳纤维为例来看,结合下图来看,先是进行原油了么提炼出丙烷,然后再获得丙烯腈,再进行提炼获得聚丙烯腈也就是PAN的意思,然后再做成丝状,也就是常说的纺丝,然后进行氧化、碳化石墨化处理以后,再进行表面处理就能够获得我们的碳纤维丝束。这里面重点要说的是纺丝、氧化、碳化、石墨化这样的步骤。
(碳纤维生产流程图)
1.纺丝,纺丝简单的来说,就是正常获得PAN还不是丝状,那我们需要的碳纤维丝束其实是一根一根的状态,这个时候就要进行纺丝的处理,步骤也很简单,就是在进行制备的时候,把聚丙烯腈跟水溶液混合然后获得纺丝液,再通过纺丝的工艺,正常的工艺就是干法或者湿法纺丝的情况下提炼出PAN原丝,再结合PAN基的状态就能够获得PAN基的原丝。然后就可以进行后需要的工艺生产。
2.氧化处理也叫预氧化,是PAN变成碳纤维中非常重要的一个步骤,这个阶段是有两个方面,先是把聚丙烯腈在催化剂环境下温度控制在200~220℃及张力状态条件下,通过空气(或氧化)进行氧化处理10~30分钟,然后再改变环境,在220~330℃及张力状态条件下继续氧化处理30~100分钟,待纤维颜色变黄、变褐,就可以进行后续的碳化处理。
3.碳化处理,这个过程就是使得PAN基纤维内部的含碳量更好,那整个的过程是在纯氮气流(或真空)保护下进行,经过低温炭化(300~1000℃)和高温炭化(1000~1800℃)之后,纤维转化成具有乱层结构的碳纤维,这个时候碳纤维其实就应该完成了,但是下面还有一个步骤,是用来制备石墨纤维的。
4.石墨化处理,这个看上去也更加的简单,是在更高温的环境下,使得内部碳元素能够按照结晶的方式存在,那往往是在2000~3000℃高的热处理温度下牵伸石墨化。
这四种工艺完成的比较好以后,基本上就能生产出非常好的碳纤维丝束,你像威盛新材长期跟碳纤维丝束打交道,在拿到碳纤维预浸料的时候,很快就能够看出来这个碳纤维预浸料的好坏情况,那对于生产的碳纤维制品的性能也就更容易得到保障。在这里还是要说,如果想要高性能的碳纤维制品的话,可以选择威盛新材厂家。推荐阅读:碳纤维管实际应用中的优势凸显
威盛新材是一家数十年从事碳纤维制品的厂家,有着丰富生产经验,从事碳纤维制品的生产和加工,成型设备齐全、加工机器也完善,能够完成多种型号的碳纤维产品的生产,按图纸定制生产。生产的碳纤维板产品也远销多行业,受到一致的认可与好评。
本文系威盛新材原创内容,禁止抄袭转载,违者将追究其法律责任