碳(C)纖維雖已問世幾十年,至今國(guó)際上尚無統(tǒng)一的命名和分類方法通常有如下幾種分類法。碳纖維配件“外柔內(nèi)剛”,質(zhì)量比金屬鋁輕,但強(qiáng)度卻高于鋼鐵,并且具有耐腐蝕、高模量的特性,在國(guó)防軍工和民用方面都是重要材料。它不僅具有碳材料的固有本征特性,又兼?zhèn)浼徔椑w維的柔軟可加工性,是新一代增強(qiáng)纖維。
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①按制造工藝和原料不同分類
有機(jī)前驅(qū)體法和氣相生長(zhǎng)法碳(C)(石墨(化學(xué)式C ))纖維兩大類;其中有機(jī)前驅(qū)體法按采用的原纖維不同又。可分為黏膠基、聚丙烯腈基、瀝青(成分:瀝青質(zhì)和樹脂)基、酚(phenol)醛(aldehyde)基的碳和石墨纖維。
②按熱處理(chǔ lǐ)溫度(temperature)和氛圍介質(zhì)(起決定作用的物質(zhì))不同分類碳(C)纖維(800~1500℃;N2、H2)、石墨(化學(xué)式C )纖維(2000~3000℃,N2或Ar)和活性碳纖維(700~1000℃;水蒸氣(簡(jiǎn)稱水汽)或CO2+N2)。碳纖維生產(chǎn)具有許多優(yōu)良性能,碳纖維的軸向強(qiáng)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。應(yīng)當(dāng)指出的是,日本和西歐不分碳和石墨(化學(xué)式C )纖維而統(tǒng)稱碳纖維;中國(guó)和美國(guó)通常以熱處理溫度不同將碳纖維產(chǎn)品(Product)分為碳纖維和石墨(化學(xué)式C )纖維。
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③按力學(xué)性能不同分類通用級(jí)(GP)和高性能(HP)兩大類。碳纖維生產(chǎn)傳統(tǒng)的玻璃纖維相比,楊氏模量是其3倍多;它與凱夫拉纖維相比,楊氏模量是其2倍左右,在有機(jī)溶劑、酸、堿中不溶不脹,耐蝕性突出。GP級(jí)通常指拉伸強(qiáng)度(strength)<1.2GPa;拉伸模量<50GPa的碳(C)纖維產(chǎn)品(Product);HP又可分為標(biāo)準(zhǔn)型(如日本東麗T-300牌號(hào),拉伸強(qiáng)度3.53GPa9拉伸模量230GPa)、高強(qiáng)型(拉伸強(qiáng)度≥4.00GPa)、高模型(拉伸模量≥390GPa)和高強(qiáng)高模型(如日本MJ系列品種,拉伸強(qiáng)度3.92~4.41GP
A、拉伸模量377~588GPa)等品種。
④按制品形態(tài)(pattern)分類長(zhǎng)絲(含不同孔數(shù)的束絲和單紗)、束絲短纖維、超細(xì)短纖維(氣相法含晶須);織物(布、帶、繩)、編織(to braid)品(三向及多向織物、圓筒管等)以及無緯布、無紡布、氈、紙等多種形態(tài)的碳(C)(石墨(化學(xué)式C ))纖維及其織物。
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