粘胶基碳纤维为什么没有得到重用?
碳纤维材料的出色性能让它得到了在多个领域备受关注,其实碳纤维也有好几种分类,目前使用最多的聚丙烯腈(PAN)基碳纤维,而沥青基和黏胶基碳纤维的应用并不多。为什么黏胶基碳纤维没有得到重用呢?
粘胶基碳纤维是什么?
上面提到黏胶基碳纤维也是可制备碳纤维的一种,但是在制备难度、综合性能上与其他2种碳纤维还是有所区别的。黏胶基碳纤维可使用粘胶纤维木材、麻和棉花等天然纤维,经制浆粕、磺化、熟化和纺丝等处理而成,生产过程中不适用催化剂,金属离子的含量基本为零,制备环节较为环保。
经过研究分析,粘胶基碳纤维的生产率较低,只有在10%~30%,这是为什么黏胶基碳纤维没有大面积应用的基础原因,而黏胶基碳纤维的强度只有700MPa,模量约为70GPa,性能表现远不如PAN基碳纤维,这才是它没有得到重用的核心原因。
为什么黏胶基碳纤维的力学性这么弱?主要是由于粘胶纤维的强度较低,不能像聚丙烯腈纤维那样以高倍的张力进行预氧化处理。
而且最关键的是它的力学性能不如聚丙烯睛基碳纤维,强度只有700MPa,模量约为70GPa,这是它没有大范围推广应用的根本因素。
粘胶基碳纤维对比PAN基碳纤维有什么优势?
虽然黏胶基碳纤维有明显的弱点,但是它也有优势,不然看看下面的3点吧。
1、重量更轻:与PAN基、沥青基等碳纤维相比,粘胶基碳纤维的密度更小小,重量更轻轻;
2、不含金属离子:由于粘胶纤维的原材料是天然产物,生产加工过程也不需要使用催化剂,所以生成的碳纤维里面不含金属离子。在特殊场景下能够发挥更好的效果,如医院;
3、隔热效果好:粘胶基碳纤维转化成的碳属于石墨化碳,石墨微晶不发达,取向度低,耐烧灼。粘胶基碳纤维的三维石墨结构并不发达,热传导速度不高,可作为隔热材料使用;
纵然黏胶基碳纤维的性能表现不如PAN基碳纤维,但它同样有擅长的应用领域,所谓天生我材必有用,就是这个道理。
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