碳纤维制造技术的颠覆者——石墨烯

<正>高性能纤维是衡量一个国家科技发展水平的重要标志,其中碳纤维技术的发展尤其引人关注。各种有机或生物质纤维可通过碳化形成碳纤维,其中典型代表是基于聚丙烯腈(PAN)纤维碳化之后形成的碳纤维?碳纤维的理论拉伸强度为180吉帕,拉伸模量为1020吉帕,目前高强碳纤维(T1000)的拉伸强度与理论值还有较大差距。因此,优化碳纤维的结构性能     

改性热氧稳定化纤维碳化行为的特点

以经过化学改性和热氧稳定化处理的聚丙烯腈(PAN)基预氧化纤维为原料,借助X-射线衍射、热重分析、力学性能、元素分析等手段,研究了改性热氧稳定化纤维碳化行为的特点。同时,通过对比改性PAN原丝与未改性PAN原丝的碳化过程,讨论了二者物理、化学性质和力学性能的区别。实验结果表明,对原丝进行化学改性能够影响纤维的碳化行为,改善碳纤维的结构,并最终提高碳纤维的力学性能。     

活性碳纤维非织造布制备的研究

着重研究了活性碳纤维非织造布的制备方法,研究表明粘胶纤维与聚丙烯腈纤维混合的纤维可纺性增强,聚丙烯腈纤维与粘胶纤维混纺比为80/20即可制出均匀度较好的非织造布,并且经预氧化、碳化、活化后其收率和吸附性能与用聚丙烯腈预氧化纤维制得的活性碳纤维非织造布基本相同。     

碳纤维热处理设备的研制

<正> 各种原料基体的碳纤维(CF)生产工艺过程中最重要阶段是热处理。纤维的原始结构在热处理过程中转化成了碳的结构,而纤维本身获得极高的物理——机械性能。热处理包括原始纤维的氧化作用(热稳定化作用、热网络化作用)、碳化作用和石墨化作用。     

世界碳纤维的生产、需求和应用的变化趋势

碳纤维是一种最常见的高性能纤维,是将各种母体纤维(最典型的是聚丙烯腈PAN和沥青),置于隋性气体中,在施以张力的条件下碳化,即可制成碳纤维.在诸多种碳纤维中,以PAN为母体纤维的碳纤维最为常见.     

生产碳纤维的工艺

<正> 根据所使用原料酌不同,可把碳纤维分成碳纤维和石墨纤维两个主要类型。前者以天然纤维或合成纤维为原料,如聚丙烯腈或同类化合物,其价格昂贵,且纤维的碳化产率也相当低,后者以石油沥青和煤焦油沥青为原料,而要制备性能均一的碳纤维是困难     

用针叶木硫酸盐木素生产碳纤维

美国专利U．S．Pat．Appl．publ．US2008／317661（2008．11．25-9P）介绍了用硫酸盐针叶木木素生产碳纤维的方法,通过乙酰化硫酸盐针叶木黑液中的碱木素,经熔融、挤压生产出绿色木素纤维,木素纤维经热稳定和最终碳化作用制得碳纤维。采用乙酰化氯化物、乙酸酐或乙酸在存有或没有催化剂情况下进行木素的乙酰化作用,催化剂是胺类,选用吡啶、三乙胺或三甲胺。乙酰化的硫酸盐针叶木木素纤维直径为5～100gm,是一种生产碳纤维的绿色纤维。     

日本碳纤维非织造布的生产和应用

<正>在日本,碳纤维一般是采用聚丙烯腈及煤或石油沥青纤维通过碳化而制成的,其中聚丙烯腈基碳纤维应用更广泛,主要是以先进的复合材料形式制作运动器材和飞机零件等。目前日本只有四个聚丙烯腈基碳纤维生产厂,而沥青基碳纤维厂较多(表1)。     

阻燃的协同效应

目前,碳纤维可以由不同的原料制得,如:纤维素纤维、聚丙烯腈纤维以及沥青基纤维.尽管长时间地在高温下进行碳化处理会引起强度的降低,但生产活性碳纤维时,纤维素纤维是最好的原料。对于强度降低这个问题,已经找到了一些解决的方法,即把织物浸渍在路易士酸或者是磷化物中。虽然有强度降低这样的缺点,活性碳纤维还是常常被用作为叠层针织物、被状织物或者用作为经线(如棉织物中的经线)。由于强度较低,故它们也常常作为支架纱进行编织。     

质子交换膜燃料电池用碳纤维纸的研制

介绍了质子交换膜燃料电池用碳纤维纸的纤维原料选择,碳纤维纸原纸的干、湿法抄造工艺以及树脂浸渍、热压及碳化等后处理工艺。     

由水溶性聚合物制备多功能碳纳米纤维垫

聚合物前驱体成本高、碳化后处理工艺中有机溶剂的应用,以及能源消耗等问题,限制了碳纤维在日常生活中的应用。采用离心力纺丝技术及在酸蒸气中脱水的方法制备非织造纳米纤维垫,并采用低温碳化工艺(t800℃)制备多功能碳纳米纤维。这种方法可以制备微孔与中孔的多孔非织造碳纤维织物或纱线。纤维的直径可在几百纳米到几微米之间变化。热物理和微观结构表征表明,化学和热处理过程中的碳化形成了石墨。所制备的纤维表现出较高的导电性和比表面积,以及良好的热稳定性、疏水性和亲油性。     

前沿

添加少量石墨烯可大幅提高碳纤维强度据报道,美国弗吉尼亚大学Xiaodong Li、Adri C.T.van Duin教授研究团队联合宾夕法尼亚州立大学Leonid V.Zhigilei教授研究团队,共同发现加入0.075 wt%的机械剥离石墨烯可以使碳纤维的拉升强度和杨氏模量分别提高225%和184%。研究人员将不同含量的机械剥离石墨烯分散在PAN(聚丙烯腈)/DMSO(二甲基亚砜)溶液中,通过湿法纺丝得到PAN/石墨烯复合纤维;然后经过预氧化-碳化-石墨化的高温处理后得到CF/石墨烯复合碳纤维。     

活性碳纤维有机废气回收技术在清洁生产中的应用

随着社会的发展,工业生产排放的废气也越来越多,其中的有机废气成分复杂,有害物质含量高。针对有机废气的处理方法也很多,但是经过处理后污染物浓度仍然较高,难以达到排放标准。活性碳纤维吸附法是一种有机废气回收技术,该方法是以活性碳纤维为吸附载体,在真空条件下吸附废气中的有机物。当气体通过吸附剂时,在纤维表面吸附层中的有机化合物被解析,从而达到净化有机废气的目的。     

中国纺织工业联合会科学技术奖获奖项目选载（2021年度）

<正>千吨级硫氰酸钠法50K大丝束碳纤维产业化关键技术及装备获奖等级：二等奖主要完成单位：兰州蓝星纤维有限公司、中蓝连海设计研究院有限公司主要完成人：王斐、周宝庆、尚文武、黄东明、洪延波、周亚明、穆华华、李华华、梁百涛项目依托企业自身硫氰酸钠一步法聚合、纺丝及碳化工艺研究基础,立足多年碳纤维工业化生产经验,深入剖析小丝束与大丝束原丝、碳化生产技术、装备等方面特点,突破大丝束碳纤维生产关键工艺技术及装备问题。针对硫氰酸钠法大丝束碳纤维聚合环节采用偶氮类引发剂造成原液中残留气泡较多、纺丝环节中溶剂钠离子难以全部去除导致原丝毛丝、     

纺丝工艺及预氧化条件对离心纺聚丙烯腈基纳米碳纤维的影响

采用离心纺丝及预氧化碳化技术制备纳米聚丙烯腈基碳纤维,通过正交实验,对离心纺丝制备纳米聚丙烯腈纤维的4个工艺参数（溶液浓度、转速、针头直径和接收距离）进行优化组合,探究最佳的组合工艺;并对聚丙烯腈纤维预氧化工艺中的温度和时间进行组合优化。结果表明：在离心纺丝工艺中,浓度是对纤维直径影响最大的工艺参数,而转速则是对纤维均匀度影响最大的参数;预氧化处理的温度应在250℃以上,以280℃为宜,且适宜的预氧化时间为2h。     

碳纤维热处理设备的研制

热处理是由各种不同的原料生产碳纤维(CF)工艺过程中的一道重要的工序。通过热处理,纤维的原有结构转化为碳的结构,因而纤维本身具有高物理机械性能。热处理包括原有纤维的氧化(热稳定化、热不熔化)、碳化和石墨化。     

碳纤维材料

碳纤维用于制造体态轻盈的家具,已经不是新鲜事了,但这方面的应用在中国的家具设计制造中还很鲜见。本文介绍了碳纤维材料的一些基本知识,供设计师与制造商参考。从爱迪生首先将竹子纤维碳化成丝制成电灯灯丝,开启了碳纤维应用的先河,一直到今天碳纤维假肢力助＂刀锋战士＂皮斯托瑞斯,让他在伦敦奥运会的赛场上大放异彩。     

导电纤维——一种新型功能性纺织材料

导电纤维尚无明确定义,通常把电阻率小于107Ω·cm的纤维定义为导电纤维。导电纤维的现有品种类型有:金属纤维(不锈钢纤维、铜纤维、铝纤维等)、碳纤维和有机导电纤维。有机导电纤维又包括普     

聚丙烯腈基中空碳纤维膜制备及结构研究

研究了在不同工艺条件下制备的聚丙烯腈(PAN)基中空碳纤维膜和预氧化膜及其结构特征。通过实验得出,基膜的拉伸使预氧化膜和碳化膜致密化,在制备PAN基膜时加入聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)和聚酰亚胺YJ-16添加剂,有助于保持中空纤维膜的指状孔结构,得到孔结构较好的预氧化中空纤维膜和中空碳纤维膜。     

俄化纤科研院觅海外合作者

原苏联聚合物纤维科学研究院(BHИ-ИПВ)在近十多年中研究开发了多种最近代化的化学纤维,在本国市场和国际市场上都有很大的需求量.如有机高强高模纤维有机热稳定纤维碳纤维;化学吸附纤维;中空半透性的纤维,用于精细分离液体和气体;缝合用的可吸收的纤维生物催化剂纤维;导电纤维陶瓷纤维以及由这种纤维做的复合材料和制品,广泛地用于航空工业、化学工业、机械制造业和医学.