国外工业发达国家已将无损检测和质量控制在碳素材料研究与应用方面进行了大量的投入,并取得了积极的结果。一些国家超声波检测碳制品质量结果表明,超声波在碳制品中的传播速度与碳制品气孔大小、材料体积密度和弹性模量密切相关, 并取得了一些有规律的技术参数,将其应用于碳素制品质量检测,取得了可行性结论。但由于超声波在碳制品中的衰减比较复杂,所以对缺陷等的判断还要靠实践经验的总结和积累。还有一些国家采用声发射方法来检测,但声发射法要求碳素制品有外界激励,对非工作状态的碳素制品检测无能为力。一些重要的高性能商品名称及性能,可见聚丙烯腈基炭纤维和沥青基炭纤维。惠山区优势碳纤维图片
在第三次国际碳纤维会议上(1985年,伦敦),曾建议按力学性能将碳纤维分成下列5级。超高模量级(UHM):模量在395GPa以上;高模量级(HM):模量在310~395GPa间;中模量级(IM):模量在255~310GPa间;超**度级(UHT):强度在3.5GPa以上,模量在255GPa以下;**度级(HT):强度达3.5GPa。这两种分级法都有不足之处。现在高性能碳纤维产品分类由制造商自行标明:原纤维种类、单丝孔数、直径、排列方式(如平行、缠结、加捻等),有无表面处理(及其种类),有无上浆(及浆剂种类)等。一些重要的高性能商品名称及性能,可见聚丙烯腈基炭纤维和沥青基炭纤维。宜兴挑选碳纤维销售厂高模数者,则强力在150㎏/㎜2以上,模数在17000㎏/㎜2以上时称之。
活性炭纤维孔径小且分布窄,吸附速度快,吸附量大,容易再生。与粉状(5nm~30nm)活性炭相比,活性炭纤维在使用过程中产生的微粉尘少,可制成纱、线、织物、毡等多种形态的制品,使用时更加灵活方便。活性炭纤维被认为是21世纪相当***的环保材料之一,在气体和液体净化、有害气体及液体吸附处理、溶剂回收、功能电极材料等方面已得到成功应用。饮用水的净化随着工业的发展与都市人口的密集,水的污染越来越严重,都市区内的生活废水处理量已越来越大。在废水中特别是工业废水中的有机污染物有大量增加的趋势,并且化工、冶金、炼焦、轻工等产业中的废水为**主要的污染源,其含有的有毒物和有害物已在对生态环境构成威胁。
石墨矿有晶质和隐晶质之分。晶质石墨矿有致密结晶和鳞片结晶两种,前者晶粒大于0.1mm,含碳量在60%~65%,甚至高达80%~90%,但可塑性、可浮选性差。鳞片结晶石墨矿的品位虽低(3%~5%或10%~25%),但性能好。隐晶质石墨又称土状石墨,含碳量可高达90%以上,但性能差。世界上所产石墨半数为土状。苏联是石墨矿储量和产量比较大的国家。中国石墨资源也较丰富,多半是鳞片和隐晶石墨。由于石墨矿品位不高,需经选矿和提纯,常用的浮选法(石墨为疏水性)和重选法(石墨相对密度小,为1.9~2.3),可使成品中的含碳量达90%,有些制品还需采用化学提纯,使含碳量提高到97%~99%或高温提纯至99.9%。碳纤维的密度小,因此比强度和比模量高。
20世纪90年代初,高性能及超高性能炭纤维已问世,预料今后工作将致力于完善工艺、扩大生产、降低成本和开发应用。一些特种碳纤维,如抗氧化碳纤维(以提高复合材料的使用温度)、低纤度碳纤维(做0.035mm超薄型预浸带用)、高导热低电阻碳纤维(以满足屏蔽电磁、射频干扰用,并可散发多余的热能)、低热膨胀系数碳纤维(供卫星天线系统、反射镜等用),中空碳纤维(用于飞机制造工业,提高复合材料的冲击韧性,核反应堆中的高温过滤介质,分离生物分子血清和血浆用的介质)和活性碳纤维,随着科学及工程的发展会有很大发展。气相生长碳纤维近期内在稳定工艺,连续化生产方面会有明显进展,工业化生产的日期预料不会太远。 [3]随后日本三菱化成化学公司、大阪煤气公司、新日铁公司陆续建成一批不同规格的高性能碳纤维生产厂。惠山区优势碳纤维图片
若依特性则分为普通碳纤维高模数碳纤维与活性碳纤维等三种。惠山区优势碳纤维图片
功能活性碳纤维与传统的吸附剂——粒状或粉状活性炭相比,具有优良的结构与性能特征。ACF纤维直径细、比表面积大、微孔结构发达、孔径小且分布窄、吸附容量大、吸脱速度快、再生容易。它对ppb级的痕量物质吸附特别有效,亦即低浓度下吸附效率高(例如对甲苯的吸附,GAC至少为100ppm,而ACF可达10ppm。另外ACF制品滤阻、滤损小、强度高、不易粉化、容易处理、净化纯度高、杂质少。ACF对各种有机和无机气体以及水溶液中的有机物和贵重金属离子等具有较大的吸附量和较快的吸附速度,净化效率高。尤其聚丙烯腈基活性碳纤维(PAN-ACF)中含有氮,对硫系化合物和氮系化合物具有特殊的吸附能力,这是任何其他原料基ACF无法与其比拟的。惠山区优势碳纤维图片
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