今天給各位分享碳纖維示意圖的知識，其中也會對碳纖維的結(jié)構(gòu)圖進行解釋，如果能碰巧解決你現(xiàn)在面臨的問題，別忘了關(guān)注本站，現(xiàn)在開始吧！，本文目錄一覽：，1、，碳纖維單向布和雙向布的區(qū)別，2、，碳纖維的電熱毛巾架有哪些優(yōu)點和缺點？
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本文目錄一覽：
碳纖維單向布和雙向布的區(qū)別
下圖為悍馬碳纖維單向布，編織經(jīng)緯只有一個，主要用于建筑加固領(lǐng)域。
而雙向布，其編織工藝是經(jīng)緯方向2個都有碳絲編織而成。
碳纖維的電熱毛巾架有哪些優(yōu)點和缺點？
電熱毛巾架，是電能轉(zhuǎn)化為熱能的一種加熱方式。需要通電后才可以對毛巾架進行加熱，從而實現(xiàn)對毛巾的烘干除濕、殺菌除螨。產(chǎn)品主要應(yīng)用于浴室，因浴室環(huán)境封閉潮濕，毛巾掛在浴室里長期不干，很容易滋生細菌，定期的毛巾烘干消毒成為一種需要。其重要功能有：加熱烘干、輔助取暖、消菌殺毒、浴室除濕、收納裝飾等。
加熱毛巾架是否需要，也是要看家里的使用環(huán)境。因為浴室以及衛(wèi)生間等掛毛巾的地方多為陽光無法直射的地方。這些地方比較潮濕。毛巾掛在潮濕陰暗環(huán)境下，容易滋生細菌，使用后對身體是有影響。而毛巾加熱架就很好的解決了這個問題。
目前市場上有的加熱材料有電水暖、電熱絲、碳纖維絲、石墨烯等。材料各有特色。
電水暖是通過將水加熱，與熱得快原理相似，先通過加熱棒對管內(nèi)的導(dǎo)熱液進行加熱，再利用熱傳遞對搭在上面的濕毛巾進行烘干。
電熱絲和碳纖維絲等絲狀的加熱材料適合管狀形式的毛巾架。直接對毛巾架加熱，和水暖比較不需要加熱水。加熱速度一般。
上圖為電水暖、電熱絲和碳纖維絲的發(fā)熱示意圖，可見發(fā)熱面積相對比較分散。發(fā)熱面積較少。
石墨烯加熱適合有一定整面的毛巾架。面狀加熱好處在于發(fā)熱面積大，烘干速度更快，效果更好。
上圖為石墨烯毛巾架加熱片的加熱紅外圖。
其他規(guī)格的石墨烯毛巾架加熱片。
【優(yōu)點】升溫速度快（溫度可根據(jù)需求設(shè)計）。整面加熱，性能穩(wěn)定。除濕效果。更加輕薄美觀。溫控精準(zhǔn)。
【缺點】成本較高。
碳纖維制備工藝
? ? ? ? 碳纖維(Carbon Fibre碳纖維示意圖，簡稱CF)是纖維狀的碳材料，及其化學(xué)組成中碳元素占總質(zhì)量的90%以上（其中含碳量高于99%的稱石墨纖維）。碳纖維是有機纖維纖維經(jīng)預(yù)氧化、碳化成的纖維狀聚合物碳，既不屬于無機纖維，也不屬于有機纖維。碳纖維及其復(fù)合材料具有高比強度，高比模量，耐高溫，耐腐蝕，耐疲勞，抗蠕變，導(dǎo)電，傳熱，和熱膨脹系數(shù)小等一系列優(yōu)異性能，它們既可以作為結(jié)構(gòu)材料承載負荷，又可以作為功能材料發(fā)揮作用。碳纖維與傳統(tǒng)的玻璃纖維相比，楊氏模量是其3倍多碳纖維示意圖；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。因此碳纖維及其復(fù)合材料近年來發(fā)展十分迅速。
? ? ? ? ?可以用來制取碳纖維的原料有許多種，按它的來源主要分為兩大類，一類是人造纖維，如粘膠絲，人造棉，木質(zhì)素纖維等，另一類是合成纖維，它們是從石油等自然資源中提純出來的原料，再經(jīng)過處理后紡成絲的，如腈綸纖維，瀝青纖維，聚丙烯腈(PAN)纖維等。
? ? ? ?經(jīng)過多年的發(fā)展目前只有 粘膠(纖維素)基碳纖維 、 瀝青纖維 和 聚丙烯腈(PAN)纖維 三種原料制備碳纖維工藝實現(xiàn)碳纖維示意圖了工業(yè)化。
? ? ? ? 用粘膠基碳纖維增強的耐燒蝕材料可以制造火箭、導(dǎo)彈和航天飛機的鼻錐及頭部的大面積燒蝕屏蔽材料、固體發(fā)動機噴管等，是解決宇航和導(dǎo)彈技術(shù)的關(guān)鍵材料。粘膠基碳纖維還可做飛機剎車片、汽車剎車片、放射性同位素能源盒，也可增強樹脂做耐腐蝕泵體、葉片、管道、容器、催化劑骨架材料、導(dǎo)電線材及面發(fā)熱體、密封材料以及醫(yī)用吸附材料等。
? ? ? ?雖然它是最早用于制取碳纖維的原絲，但由于粘膠纖維的理論總碳量僅44.5%實際制造過程熱解反應(yīng)中，往往會因裂解不當(dāng)，生成左旋葡萄糖等裂解產(chǎn)物而 實際碳收率僅為30% 以下 。所以粘膠(纖維素)基碳纖維的制備成本比較高， 目前其產(chǎn)量已不足世界纖維總量的1% 。但它作為航空飛行器中耐燒蝕材料有其獨特的優(yōu)點，由于含堿金屬、堿土金屬離子少，飛行過程中燃燒時產(chǎn)生的鈉光弱，雷達不易發(fā)現(xiàn)，所以 在軍事工業(yè)方面還保留少量的生產(chǎn) 。
? ? ? ? 1965年，日本群馬大學(xué)的大谷杉郎研制成功了瀝青基碳纖維。從此， 瀝青成為生產(chǎn)碳纖維的新原料，是目前碳纖維領(lǐng)域中僅次于PAN基的第二大原料路線 。大谷杉郎開始用聚氯乙稀(PVC)在惰性氣體保護下加熱到400℃，然后將所制PVC瀝青進行熔融紡絲，之后在空氣中加熱到260℃進行不熔化處理，即預(yù)氧化，再經(jīng)炭化等一系列后處理得到瀝青基碳纖維。
? ? ? ? 目前，熔紡瀝青多用煤焦油瀝青、石油瀝青或合成瀝青。1970年，日本吳羽化學(xué)工業(yè)公司生產(chǎn)的通用級瀝青基碳纖維上市，至今該公司仍在規(guī)?；a(chǎn)。1975年，美國聯(lián)合碳化物公司(Union Carbide Corporation)開始生產(chǎn)高性能中間相瀝青基碳纖維“Thornel-P”，年產(chǎn)量237t。我國鞍山東亞精細化工有限公司于20世紀(jì)90年代初從美國阿石蘭石油公司引進年產(chǎn)200t通用級瀝青基碳纖維生產(chǎn)線，1995年已投產(chǎn)，同時還引進了年產(chǎn)45t活性碳纖維的生產(chǎn)裝置。
? ? ? ? ?PAN基碳纖維的炭化收率比粘膠纖維高，可達45%以上，而且因為生產(chǎn)流程，溶劑回收，三廢處理等方面都比粘膠纖維簡單，成本低，原料來源豐富，加上聚丙烯腈基碳纖維的力學(xué)性能尤其是抗拉強度，抗拉模量等為三種碳纖維之首。所以是目前 應(yīng)用領(lǐng)域最廣，產(chǎn)量也最大的一種碳纖維 。
? ? ? ? 聚丙烯腈基 碳纖維的生產(chǎn)主要包括原絲生產(chǎn)和原絲碳化兩個過程。?
? ? ? ? 原絲生產(chǎn)過程主要包括聚合、脫泡、計量、噴絲、牽引、水洗、上油、烘干收絲等工序。?
? ? ? ? 碳化過程主要包括放絲、預(yù)氧化、低溫碳化、高溫碳化、表面處理、上漿烘干、收絲卷繞等工序。
? ? ? ? ?PAN基碳纖維生產(chǎn)的流程圖如圖1所示。
? ? ? ? 在一定的聚合條件下，丙稀腈（AN）在引發(fā)劑的自由基作用下，雙鍵被打開，并彼此連接為線型聚丙烯腈（PAN）大分子鏈，同時釋放出17.5kcal/mol的熱量，即
? ? ? ?生成的聚丙烯腈(PAN)紡絲液經(jīng)過濕法紡絲或干噴濕紡等紡絲工藝后即可得到PAN原絲。
? ? ? ?預(yù)氧化和炭化過程生產(chǎn)線示意圖如圖2所示。
? ? ? ? 如圖2所示，PAN原絲經(jīng)整經(jīng)后，送入1#預(yù)氧化爐、2#預(yù)氧化爐制得預(yù)氧化纖維（俗稱預(yù)氧絲）；預(yù)氧絲進入低溫炭化爐、高溫炭化制得碳纖維；碳纖維經(jīng)表面處理、上漿即得到碳纖維產(chǎn)品。全過程連續(xù)進行，任何一道工序出現(xiàn)問題都會影響穩(wěn)定生產(chǎn)和碳纖維產(chǎn)品的質(zhì)量。全過程流程長、工序多是多學(xué)科、多技術(shù)的集成。
? ? ? ?均聚PAN的玻璃化溫（Tg）為104℃，沒有軟化點，在317℃分解，共聚PAN的Tg大約在85~100℃范圍內(nèi)，共聚組分不同、共聚量的差異，使Tg隨之變化。共聚含量越多，Tg越低。預(yù)氧化的溫度控制在玻璃化溫度和裂解溫度之間，即200~300℃之間。預(yù)氧化的目的是使熱塑性PAN線形大分子鏈轉(zhuǎn)化為非塑性耐熱梯形結(jié)構(gòu)，使其在炭化高溫下不熔不燃、保持纖維形態(tài)，熱力學(xué)處于穩(wěn)定狀態(tài)。預(yù)氧化的梯形結(jié)構(gòu)使炭化效率顯著提高，大大降低了生產(chǎn)成本。同時，預(yù)氧絲（預(yù)氧化纖維OF）也是一種重要的中間產(chǎn)品，經(jīng)深加工可制成多種產(chǎn)品，直接進入市場，并已在許多領(lǐng)域得到實際應(yīng)用。
? ? ? ? ?PAN原絲經(jīng)預(yù)氧化處理后轉(zhuǎn)化為耐熱梯形結(jié)構(gòu)，再經(jīng)過低溫炭化（300~1000℃）和高溫炭化（1000~1800℃）轉(zhuǎn)化為具有亂層石墨結(jié)構(gòu)的碳纖維。在這一結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化過程中，較小的梯形結(jié)構(gòu)單元進一步進行交聯(lián)、縮聚，且伴隨熱解，在向亂層石墨結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化的同時釋放出許多小分子副產(chǎn)物。同時，非碳元素O、N、H逐步被排除，C逐漸富集，最終形成含碳量90%以上的碳纖維。
? ? ? ? 另外，通過對碳纖維的進一步石墨化還可以獲得高模量石墨纖維或高強度高模的MJ系列的高性能碳纖維。即在2000~3000℃高的熱處理溫度下牽伸石墨化，使碳纖維由無定型、亂層石墨結(jié)構(gòu)向三維石墨結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化。
? ? ? ? 對于碳纖維來說，預(yù)氧化時間為近百分鐘，炭化時間為幾分鐘，石墨化時間較短，一般只有幾秒到數(shù)十秒。
? ? ? ? 1、實現(xiàn)原絲 高純化、高強化、致密化 以及 表面光潔無暇 是制備高性能碳纖維的首要任務(wù)。碳纖維系統(tǒng)工程需從原絲的聚合單體開始，實現(xiàn)一條龍生產(chǎn)。原絲質(zhì)量既決定了碳纖維的性質(zhì)，又制約其生產(chǎn)成本。優(yōu)質(zhì)PAN原絲是制造高性能碳纖維的首要必備條件，這是多年經(jīng)驗的總結(jié)。
? ? ? ? 2、雜質(zhì)缺陷最少化，這是提高碳纖維拉伸強度的根本措施，也是科技工作者研究的熱門課題。在某種意義上說，提高強度的過程實質(zhì)上就是減少、減小缺陷的過程。
? ? ? ? 3、在預(yù)氧化過程中，保證均質(zhì)化的前提下，盡可能縮短預(yù)氧化時間。這是降低生產(chǎn)成本的方向性課題。
? ? ? ? 4、研究高溫技術(shù)和高溫設(shè)備以及相關(guān)的重要構(gòu)件。高溫炭化溫度一般在1300~1800℃，石墨化一般在2500~3000℃。在如此高的溫度下操作，既要連續(xù)運行、又要提高設(shè)備的使用壽命，所以研究新一代高溫技術(shù)和高溫設(shè)備就顯得格外重要。如在惰性氣體保護、無氧狀態(tài)下進行的微波、等離子和感應(yīng)加熱等技術(shù)。
1、預(yù)氧化爐碳
? ? ? ? 目前，大型預(yù)氧化爐采用多層運行方式以提高生產(chǎn)效率。按照加熱空氣的組件在預(yù)氧化爐的內(nèi)部與外部的區(qū)別，這些大型預(yù)氧化爐可以分為內(nèi)熱循環(huán)式和外熱循環(huán)式兩種。外熱式可利用廢氣進行再次熱交換，利于節(jié)能，如日本東麗公司的千噸級預(yù)氧化裝置就為該形式；而內(nèi)熱循環(huán)由于受熱風(fēng)均勻性限制，一般應(yīng)用于小型或試驗線中。圖3為一種外熱循環(huán)式預(yù)氧化爐示意圖。
? ? ? ? 圖3所示的預(yù)氧化爐均為鋼板框架焊接結(jié)構(gòu)，分為三層，熱風(fēng)從頂部進入爐膛，通過上層爐體安裝的孔板，形成一定的溫度梯度，均勻穿過絲束，使絲束發(fā)生預(yù)氧化反應(yīng)，從下層的循環(huán)風(fēng)出口通過過濾和再加熱后，從頂部循環(huán)進入。為控制進入爐膛內(nèi)部的熱空氣量，上部爐體設(shè)有解壓門(見圖示)，壓力到設(shè)定值時，解壓門自動打開卸荷。由于PAN原絲易蓄熱，容易過熱而引起失火，故在上部爐體設(shè)有消防噴水管路。由于爐體高大，故內(nèi)部設(shè)有走臺。中部爐體部分在操作側(cè)設(shè)有移動門，移動門可正向移出，移動門上設(shè)有透明觀察窗口，便于觀察絲束預(yù)氧化情況。由于該種形式的輥體在爐膛外部，因此在爐膛與外界之間設(shè)有預(yù)熱室，預(yù)熱室內(nèi)部的熱風(fēng)循環(huán)系統(tǒng)是單獨分開的。
2、炭化設(shè)備
? ? ? ? 炭化爐一般分為低溫炭化爐（300~1000℃）和高溫炭化爐（1000~1800℃）兩種。預(yù)氧絲先經(jīng)過低溫炭化爐，然后再進入高溫炭化爐，兩者形成溫度梯度，以適應(yīng)纖維結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)化。低溫炭化爐如圖4、圖5所示。
高溫炭化爐如圖6所示。
? ? ? ? 將耐熱梯型結(jié)構(gòu)的有機預(yù)氧絲經(jīng)過高溫?zé)崽幚磙D(zhuǎn)化為含碳量在92%以上的無機碳纖維，實現(xiàn)這一轉(zhuǎn)化的關(guān)鍵設(shè)備是碳化爐。工程實踐與研究表明碳纖維示意圖：其核心技術(shù)是寬口碳化爐及其配套的迷宮密封、廢氣排除和牽伸系統(tǒng)。對于百噸級碳纖維生產(chǎn)線，爐口寬度需在1 m以上，而且要正壓操作，就需非接觸式迷宮密封裝置；為使熱解廢氣不污染纖維，排除系統(tǒng)要暢通而瞬時排出；牽伸系統(tǒng)則是制造高性能碳纖維重要手段。
3、石墨化爐
? ? ? ? 目前使用的石墨化爐大多是以石墨管為發(fā)熱體的臥式爐，圖5為一種塔姆式石墨化爐示意圖。
? ? ? ? 另外，還有以高能等離子體為熱源的石墨化爐、高頻石墨化爐，分別如圖6、圖7所示。
? ? ? ? 日本是全球最大的碳纖維生產(chǎn)國，日本的三家企業(yè)：日本東麗、日本東邦和日本三菱麗陽目前擁有全球丙烯腈基碳纖維 50%以上的市場份額。目前，世界碳纖維技術(shù)主要掌握在日本公司手中， 其生產(chǎn)的碳纖維無論質(zhì)量還是數(shù)量上均處于世界領(lǐng)先地位，日本東麗更是世界上高性能碳纖維研究與生產(chǎn)的 “ 領(lǐng)頭羊” 。碳纖維最成熟的技術(shù)在日本。
? ? ? ? 美國是繼日本之后掌握碳纖維生產(chǎn)技術(shù)的少數(shù)幾個發(fā)達國家之一，同時又是世界上最大的丙烯腈基碳纖維消費國，約占世界總消費量的 1/3。
? ? ? ? 世界碳纖維的生產(chǎn)主要集中在日本、 美國、 德國等少數(shù)發(fā)達國家和我國的臺灣省。其中， 碳纖維最大生產(chǎn)商日本東麗、 日本東邦、 日本三菱麗陽的產(chǎn)量合計占全球產(chǎn)量的一半以上。
? ? ? ? 2017 年全球碳纖維產(chǎn)能區(qū)域分布
參考資料：
[1]
[2]?
現(xiàn)代科技碳纖維箱包是怎樣加工來的
此類碳纖材料的箱包主要是通過預(yù)浸碳纖維布熱壓成型的。其他碳纖維制品如汽配、體育用品、釣魚竿等也是通過這種工藝生產(chǎn)出來。用預(yù)浸碳纖維布熱壓成型的汽配部件（下圖）
碳纖維是一種含碳量在95%以上的高強度、高模量纖維的新型纖維材料，碳纖維原絲是跟化纖一樣的成卷的黑色長絲，純的碳纖維柔軟的，并不能表現(xiàn)出其“高強度”、“高模量”的特性。碳纖維材料要加工成制品，必須有相應(yīng)的載體，才能賦予碳纖材料應(yīng)有的性能。
首先，碳纖維被編制成布（碳纖維布），此時的碳纖維布仍然是跟其他纖維的面料一樣。（黑色的碳纖維布，下圖）
在碳纖維布的基礎(chǔ)上，用合適的環(huán)氧樹脂，通過特殊工藝，將碳纖維布充分浸漬，制成碳纖預(yù)浸布。然后將預(yù)浸好的碳纖維布裁剪，放置于模具內(nèi)，加熱加壓成型。
以上是熱固成型工藝。對于熱塑性材料，加工工藝則不同。
1、注塑加工。把碳纖維做成碳纖維增強塑料顆粒，基材樹脂可以是PP，PA，ABS，PPS等各種塑料，用注塑機將CF塑料顆粒注塑成型。此類工藝生產(chǎn)效率高，可注塑成各種形狀的塑料制品。缺點：制品強度有限。
2.熱塑性材料預(yù)浸帶。將熱固性環(huán)氧樹脂替換成熱塑性的塑料（主要是PP,PA），通過特殊工藝，把碳纖維布（單向帶）充分浸漬，制成熱塑性碳纖維預(yù)浸布，最后通過模壓的方式制成各種塑料制品。碳纖維單向帶（下圖）
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