焦炭和碳纖維

 焦炭的最初定義為生產(chǎn)電石燈的礦渣，隨后擴(kuò)大到了對(duì)所有含碳物質(zhì)高溫裂解后得到的礦渣的定義，因此有石油焦炭、瀝青焦炭等。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(qiáng)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?yàn)槿绱耍饲笆澜缟咸祭w維技術(shù)發(fā)達(dá)的國家（美國、德國、日本、韓國），對(duì)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。碳纖維型材具有許多優(yōu)良性能，碳纖維的軸向強(qiáng)度和模量高，密度低、比性能高，無蠕變，非氧化環(huán)境下耐超高溫，耐疲勞性好，比熱及導(dǎo)電性介于非金屬和金屬之間，熱膨脹系數(shù)小且具有各向異性，耐腐蝕性好，X射線透過性好。良好的導(dǎo)電導(dǎo)熱性能、電磁屏蔽性好等。含瀝青的煤粉加濕后，在高溫爐中缺氧加熱到700～1000℃，品質(zhì)比的20%～30%變?yōu)闅怏w排放出來，經(jīng)過龐雜的提純工藝后，該氣體重要組分為H2、CH4、CO；殘余的礦渣中，90%為碳，氫為1%，氧、氮合起來為4%，灰分5%，其焚燒熱為29～33MJ/kg。冶金焦中碳含量更高、灰分含量更少，是從所謂硬炭中提煉出來的。作為石化產(chǎn)業(yè)副產(chǎn)品的焦炭跟瀝青因?yàn)榛曳趾扛俣鼮榭少F。另外，必要時(shí)可能將焦炭在1000～1400℃范疇內(nèi)煅燒以除去揮發(fā)性雜質(zhì)。 123456

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  早在1896年美國Niagara生產(chǎn)的Acheson石墨可能充分地說明碳石墨化或碳纖維的生產(chǎn)工藝。碳纖維型材具有許多優(yōu)良性能，碳纖維的軸向強(qiáng)度和模量高，密度低、比性能高，無蠕變，非氧化環(huán)境下耐超高溫，耐疲勞性好，比熱及導(dǎo)電性介于非金屬和金屬之間，熱膨脹系數(shù)小且具有各向異性，耐腐蝕性好，X射線透過性好。良好的導(dǎo)電導(dǎo)熱性能、電磁屏蔽性好等。將砂子跟焦炭粉或無煙煤混淆置于兩個(gè)難熔電極之間，通入數(shù)千安培電流24h，雜質(zhì)被消除。石墨微晶生成，而后將該產(chǎn)物研磨成粉，在一定壓力下利用富碳結(jié)資料如瀝青壓抑、成型，最后再通過緩慢加熱將黏結(jié)資料石墨化。為了充分石墨化及進(jìn)步電導(dǎo)率，有時(shí)須要進(jìn)一步加熱進(jìn)步工藝溫度。    焦炭是碳纖維的原料，將焦炭研磨到所需粒度，與其余炭粉混淆，利用瀝青等作為膠黏劑并擠壓成型。首先在1000～1200℃炭化膠黏劑，而后在2500～3000℃石墨化。碳纖維可能通過機(jī)械加工獲得任何龐雜的外形，冶金爐石墨電極達(dá)數(shù)噸重依據(jù)生產(chǎn)工藝及前提的不同，碳纖維的縫隙率、結(jié)晶化水平以及晶粒大小變更范疇很大。其物理性質(zhì)與石墨單晶也有差別，因?yàn)槌尚瓦M(jìn)程中的擠壓，碳纖維往往也顯現(xiàn)一定的各向異性。

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