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細數碳纖維那些功能化的應用
時間:2019年10月09日 來源:甘肅郝氏炭纖維有限公司  作者:佚名 瀏覽次數:

   碳纖維最大的特點就是比強度高,比模量高,大部分碳纖維復合材料利用的正是碳纖維的這一性能。在復合材料中,碳纖維與塑料、陶瓷、金屬甚至是碳基體進行復合。基體材料在復合材料中起到傳遞載荷的作用,它將外部的力傳遞給碳纖維。而碳纖維在復合材料中起到承載載荷的作用,所以復合材料的破壞首先要拉斷碳纖維。這就是我們常見的碳纖維復合材料,碳纖維除了比強度高還有耐高溫、耐腐蝕、柔軟易編織、熱膨脹系數小、易導電等性能,利用碳纖維這些性能的應用雖不及作為結構材料,但是也形成了一定的特色產品,本篇文章就是簡單介紹這類應用。

作為保溫材料

  碳纖維不是導熱率高嗎,怎么還能用作保溫材料?這要從熱量的傳遞方式說起,熱的傳遞方式有三種:熱傳遞、對流、熱輻射。熱傳遞就是溫度不同物體接觸,熱量由溫度高物體傳遞給溫度低的物體。對流就是通過流體流動將熱量傳遞。熱輻射就是熱量由輻射波的形式傳遞給另一物體。將碳纖維針刺成氈,變成疏松多孔的碳纖維聚合體,纖維之間靠摩擦力維持氈體形狀,纖維與纖維之間搭接在一起,屬于點接觸,這就大大降低了通過固體熱傳遞途徑傳遞的熱量。溫度800℃以上,隨著輻射強度的增高,熱輻射成為傳遞熱的主要形式。輻射波通過纖維之間不斷的反射,消散于氈體內部,從而達到隔熱保溫的作用。目前用作保溫材料的碳纖維也分為黏膠基、聚丙烯腈基、瀝青基三種。聚丙烯腈基原材料便宜,生產工藝簡單,國內很多企業都在用這類碳氈,但是這類碳氈經過高溫處理后,纖維較脆,容易產生斷裂纖維屑,這不管是對爐內使用環境和人體健康來說,都是有害的,所以國外企業很少用聚丙烯腈基碳氈。黏膠基碳纖維在高溫處理過程中不易石墨化,所以熱量通過固體傳遞的熱量很少,同條件下,保溫效果也是三種材料最好的,但是黏膠基碳纖維生產過程中碳收率比較低,甚至10公斤原絲才能生產1公斤黏膠基碳纖維,所以需要加添加劑來提高碳收率,這就會產生其他元素的殘留,不過現在很多企業也能做得純度很高了。瀝青基碳纖維容易石墨化,所以純度能提高的很好。

活性炭纖維

  活性炭大家都知道,主要是利用固體表面吸附原理。為什么固體表面會有吸附效應?這是因為在固體內部原子四周都有其他原子,所以處于平衡狀態,但是表面原子一邊沒有原子存在,所以表面原子處于非平衡狀態,所以它具有吸附其他原子達到平衡狀態的趨勢。活性炭的比表面積越大,處于表面的的原子越多,吸附率高。但是還涉及一個吸附效率問題,雜質若要被吸附在固體的活性炭表面需要通過擴散才行,而活性炭表面微孔正可以促進被吸附原子遷移。活性炭纖維正是纖維狀的活性炭,它的特點是纖維表面就非常多微孔,可以驅使被吸附原子擴散到活性炭固體表面。而傳統活性炭的孔隙結構主要由大孔、中孔、和微孔,微孔大部分在中孔和大孔內,這就增加了吸附路徑,從而使吸附效率不如活性炭纖維。活性炭纖維的應用已經非常多了,像空氣凈化器濾網、口罩濾網、防毒面具、醫用輔料等等,在貴金屬提取、有機溶劑回收、水污染處理、空氣污染處理等很多方面都有應用。隨著國家環保政策市進一步落實,這類碳纖維應用將會越來越多。

碳纖維密封材料

  盤根通常由較柔軟的線狀物編織而成,通常截面積是正方形或長方形、圓形的條狀物填充在密封腔體內,從而實現密封。在一些腐蝕性較大或者高溫下的環境中,碳纖維盤根有其自身優勢。主要利用碳纖維無蠕變,耐疲勞性好,熱膨脹系數小,耐腐蝕性好,導熱性好。主要用于高溫高壓耐磨工況下。

碳纖維加熱材料

  碳纖維加熱材料正是利用碳纖維的導電性能和熱輻射性能。目前碳纖維概念的地暖和浴霸炒的非常火,也是碳纖維利用的一個熱點。碳纖維加熱材料具有壽命長、熱效率高、輻射波對身體好等優點。最重要的是碳纖維放出的熱輻射波在給人身體加熱的同時不會使人皮膚水分丟失,沒有傳統浴霸使用之后皮膚干燥感覺。

碳纖維粉導電材料

  這一類材料使用比較廣泛,但特點都是利用碳纖維的易導電性能。碳纖維經過切斷研磨獲得的等長圓柱形微粒,它保留了碳纖維的眾多優良性能,并且形狀細小、表面純凈、比表面積大,易于被樹脂潤濕均由分散,已被廣泛用于鎳氫和鎳鎘電池正負極材料導電添加劑、電子芯片、導電板、導電地板、電子機械、防靜電行業(涂料、地坪、油漆、油墨)、防靜電濾芯、國防軍工、建筑保溫、化工食品粗效過濾、摩托車消聲器、油漆烘房空氣過濾、聚四氟乙烯等領域。

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