碳纖維的處理溫度和升溫速率的影響

牢固化進(jìn)程中因為各種放熱反應(yīng)的產(chǎn)生，將開釋大量的熱量，碳纖維是熱的不良導(dǎo)體，產(chǎn)生的熱量如不能把持并及時擴散出去會對碳纖維產(chǎn)生很大破壞作用，引起纖維斷裂、熔并等。碳纖維制品由于碳纖維擁有極高的材質(zhì)特性，因此碳纖維制品的強度大，硬度高，遠(yuǎn)超過同體積同重量的金屬材質(zhì)。因此，碳纖維制品在航空、航海、軍工等高科技工業(yè)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。也正是因為如此，此前世界上碳纖維技術(shù)發(fā)達(dá)的國家（美國、德國、日本、韓國），對于向中國輸出碳纖維產(chǎn)品和技術(shù)，保持著極其謹(jǐn)慎的態(tài)度。即使在目前，我國碳纖維以及碳纖維制品的進(jìn)口，還受到發(fā)達(dá)國家的嚴(yán)格控制。Fitzer等人研究了牢固化進(jìn)程中熱處理溫度跟升溫速率對終極CF強度的影響。實驗結(jié)果表明，隨著牢固化升溫速率的進(jìn)步，CF的強度逐步增大，達(dá)到一個值，進(jìn)一步進(jìn)步升溫速率，將引起CF強度的降落，1～3℃·min-1的速率比較適合。熱處理溫度不宜太高，260～280℃后果比較好。

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  牢固化進(jìn)程個別在180~300℃溫度范疇內(nèi)進(jìn)行。碳纖維復(fù)合材料經(jīng)過一系列熱處理轉(zhuǎn)化而成，含碳量高于90%的無機高性能纖維，是一種力學(xué)性能優(yōu)異的新材料，具有碳材料的固有本性特征，又兼?zhèn)浼徔椑w維的柔軟可加工性，是新一代增強纖維。然而在20世紀(jì)90年代初Mittal等基于DSC研究結(jié)果提出，低于300℃下進(jìn)行的牢固化并不完全，纖維應(yīng)在300～400℃下進(jìn)一步牢固化他們通過DSC曲線發(fā)當(dāng)初200～300℃范疇有一尖利放熱峰，峰值在265℃左右，在300～400℃范疇有一小的寬放熱峰，峰值在350℃左右Mittal等人研究發(fā)當(dāng)初300～400℃范疇，碳分子可進(jìn)行分子間交聯(lián)跟芳構(gòu)化反應(yīng)。通過纖維中分子鏈沿纖維軸重排使氧化纖維結(jié)構(gòu)更有序跟緊湊。
  牢固化升溫速率對終極CF力學(xué)機能的影響，個別在230℃下恒溫處理，其余的是在230~270℃范疇內(nèi)以不同升溫速率處理。碳纖維型材與傳統(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，在有機溶劑、酸、堿中不溶不脹，耐蝕性突出。 本文來自123