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碳纤维在20、21世纪的发展
文章来源: 行业新闻   发表时间:2016-12-08 17:44:48

20世纪80年代,为了提高中间相沥青可纺性,降低纺丝温度和碳纤维成本,日本、美国许多研究者又掀起开发新中间相产品的热潮,涌现出新中间相、预中间相、潜在中间相、可溶性中间相等专利,90年代出现了合成中间相沥青。这些均是制备高性能碳和石墨纤维的优良前驱体。1985年三菱石油公司建立了年产1~10t的HPCF中试装置,拉伸强度为3.0GPa,拉伸模量为734GPa,90年代三菱化学以合成中间相沥青为原料建成500t规模的HPCF工厂,其产品拉伸强度为3.0GPa,拉伸模量为735GPa。
  

  21世纪J.C.Withers等人开发了一种新的沥青碳纤维制备工艺,调制过的沥青经纺丝后,直接热处理至1800℃获拉伸强度为2.0GPa、断裂伸长率大于1%的碳纤维制品,该工艺的简化将大幅度降低碳纤维的成本;K.S.Yang等人采用中间相沥青和聚丙烯的混合物为原料,熔融喷吹后,经氧化、碳化获得含有纳米级中空孔的碳纤维,近年还有用碳纳米管加入沥青中进行改性等研究方面的工作。美国Kentucky大学的能源应用研究中心,研究了多壁碳纳米管增强各向同性沥青的力学性能,碳纳米管含量为1%时,拉伸强度提高了27%,拉伸模量提高了17%,用HAAKE Polylab Rheonix把碳纳米管和煤沥青均匀混合并纺丝。用多壁碳纳米管增强煤沥青制备碳纤维,碳纳米管含量为5%时,纤维强度由2.8GPa提高到4.2GPa,提高24%,模量由96GPa提高到155GPa,提高65%。

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