寺西伸秀、佐騰宏等人選用二丙酮丙烯酰胺與丙烯腈共聚的樹脂紡制的原絲,經(jīng)氧化碳化后可得到拉伸強度為5.83~8.74GPa的碳纖維。碳纖維型材具有許多優(yōu)良性能,碳纖維的軸向強度和模量高,密度低、比性能高,無蠕變,非氧化環(huán)境下耐超高溫,耐疲勞性好,比熱及導(dǎo)電性介于非金屬和金屬之間,熱膨脹系數(shù)小且具有各向異性,耐腐蝕性好,X射線透過性好。良好的導(dǎo)電導(dǎo)熱性能、電磁屏蔽性好等。寺西伸秀用乙烯基吡咯烷酮與丙烯腈共聚的樹脂經(jīng)紡絲、氧化跟碳化后,可制得拉伸強度6.80GPa的碳纖維。共聚單體可增加一種也可采取兩種,如甲基丙烯酸/甲基丙烯酸酯,衣康酸/甲基丙烯酸酯。在這些共聚單體中衣康酸是較好的抉擇,這可能是因為它含有兩個羧基的起因。
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不僅共聚單體的品種不同對原絲的牢固化、碳化工藝跟終極的碳纖維機(jī)能有影響,共聚單體的用量對這些工藝也有影響。
碳纖維制品由于碳纖維擁有極高的材質(zhì)特性,因此碳纖維制品的強度大,硬度高,遠(yuǎn)超過同體積同重量的金屬材質(zhì)。因此,碳纖維制品在航空、航海、軍工等高科技工業(yè)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。也正是因為如此,此前世界上碳纖維技術(shù)發(fā)達(dá)的國家(美國、德國、日本、韓國),對于向中國輸出碳纖維產(chǎn)品和技術(shù),保持著極其謹(jǐn)慎的態(tài)度。即使在目前,我國碳纖維以及碳纖維制品的進(jìn)口,還受到發(fā)達(dá)國家的嚴(yán)格控制。個別來說,隨著共聚單體含量的增加,牢固化時光縮短,終極的碳纖維機(jī)能進(jìn)步。然而共聚單體含量增加,碳纖維收率降落。依據(jù)眾多研究者的實驗得出這樣的結(jié)果,對酸類共聚體,含量在2%~5%范疇內(nèi)比較適合,含量超過5%,環(huán)化速度太快,會引起大分子鏈的
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斷裂,甚至使終極的碳纖維的機(jī)能劣化。
碳纖維復(fù)合材料經(jīng)過一系列熱處理轉(zhuǎn)化而成,含碳量高于90%的無機(jī)高性能纖維,是一種力學(xué)性能優(yōu)異的新材料,具有碳材料的固有本性特征,又兼?zhèn)浼徔椑w維的柔軟可加工性,是新一代增強纖維。
除了共聚體組成外,抉擇好的引發(fā)劑也十分重要。三菱化成的岡田泰夫選用H2O2跟d-或l-抗壞血酸造作引發(fā)劑,使大分子末端引入-OH,并可增進(jìn)氰基環(huán)化,既可縮短氧化時光,也能制得拉伸強度達(dá)到5.2GPa的碳纖維。
另外,在紡絲溶液中加人增進(jìn)架橋反應(yīng)的增加劑,如在紡絲液中加人2%的苯胺,紡制成的原絲可制得拉伸強度為5.44GPa的碳纖維。