今天給各位分享碳纖維示意圖的知識(shí),，其中也會(huì)對(duì)碳纖維的結(jié)構(gòu)圖進(jìn)行解釋,，如果能碰巧解決你現(xiàn)在面臨的問(wèn)題，別忘了關(guān)注本站,，現(xiàn)在開(kāi)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(diǎn)和缺點(diǎn),？
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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(gè),，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(gè)都有碳絲編織而成,。
碳纖維的電熱毛巾架有哪些優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)？
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(duì)毛巾架進(jìn)行加熱，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)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(zhǎng)期不干,，很容易滋生細(xì)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?yàn)樵∈乙约靶l(wèi)生間等掛毛巾的地方多為陽(yáng)光無(wú)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(xì)菌,，使用后對(duì)身體是有影響,。而毛巾加熱架就很好的解決了這個(gè)問(wèn)題,。
目前市場(chǎng)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(guò)將水加熱,，與熱得快原理相似，先通過(guò)加熱棒對(duì)管內(nèi)的導(dǎo)熱液進(jìn)行加熱,，再利用熱傳遞對(duì)搭在上面的濕毛巾進(jìn)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(duì)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(jiàn)發(fā)熱面積相對(duì)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(diǎn)】升溫速度快（溫度可根據(jù)需求設(shè)計(jì)）,。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(diǎn)】成本較高,。
碳纖維制備工藝
? ? ? ? 碳纖維(Carbon Fibre碳纖維示意圖,，簡(jiǎn)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(jī)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(wú)機(jī)纖維,，也不屬于有機(jī)纖維,。碳纖維及其復(fù)合材料具有高比強(qiáng)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(fù)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(jī)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(lái)發(fā)展十分迅速,。
? ? ? ? ?可以用來(lái)制取碳纖維的原料有許多種,，按它的來(lái)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(lái)的原料，再經(jīng)過(guò)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(guò)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(shí)現(xiàn)碳纖維示意圖了工業(yè)化,。
? ? ? ? 用粘膠基碳纖維增強(qiáng)的耐燒蝕材料可以制造火箭、導(dǎo)彈和航天飛機(jī)的鼻錐及頭部的大面積燒蝕屏蔽材料,、固體發(fā)動(dòng)機(jī)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(jī)剎車片,、汽車剎車片,、放射性同位素能源盒，也可增強(qiáng)樹(shù)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?jī)H44.5%實(shí)際制造過(guò)程熱解反應(yīng)中,，往往會(huì)因裂解不當(dāng),，生成左旋葡萄糖等裂解產(chǎn)物而 實(shí)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(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，由于含堿金屬,、堿土金屬離子少,，飛行過(guò)程中燃燒時(shí)產(chǎn)生的鈉光弱，雷達(dá)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(kāi)始用聚氯乙稀(PVC)在惰性氣體保護(hù)下加熱到400℃,，然后將所制PVC瀝青進(jìn)行熔融紡絲，之后在空氣中加熱到260℃進(jìn)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(jí)瀝青基碳纖維上市,，至今該公司仍在規(guī)?；a(chǎn)。1975年,，美國(guó)聯(lián)合碳化物公司(Union Carbide Corporation)開(kāi)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(guó)鞍山東亞精細(xì)化工有限公司于20世紀(jì)90年代初從美國(guó)阿石蘭石油公司引進(jìn)年產(chǎn)200t通用級(jí)瀝青基碳纖維生產(chǎn)線,，1995年已投產(chǎn),，同時(shí)還引進(jìn)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(dá)45%以上,，而且因?yàn)樯a(chǎn)流程，溶劑回收,，三廢處理等方面都比粘膠纖維簡(jiǎn)單,，成本低，原料來(lái)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(qiáng)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(gè)過(guò)程。?
? ? ? ? 原絲生產(chǎn)過(guò)程主要包括聚合,、脫泡,、計(jì)量、噴絲,、牽引,、水洗、上油,、烘干收絲等工序,。?
? ? ? ? 碳化過(guò)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(kāi)，并彼此連接為線型聚丙烯腈（PAN）大分子鏈,，同時(shí)釋放出17.5kcal/mol的熱量,，即
? ? ? ?生成的聚丙烯腈(PAN)紡絲液經(jīng)過(guò)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(guò)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(jìn)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(guò)程連續(xù)進(jìn)行,，任何一道工序出現(xiàn)問(wèn)題都會(huì)影響穩(wěn)定生產(chǎn)和碳纖維產(chǎn)品的質(zhì)量,。全過(guò)程流程長(zhǎng)、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(méi)有軟化點(diǎn),，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(shí)，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(jìn)入市場(chǎng),，并已在許多領(lǐng)域得到實(shí)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(guò)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(guò)程中，較小的梯形結(jié)構(gòu)單元進(jìn)一步進(jìn)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(shí)釋放出許多小分子副產(chǎn)物,。同時(shí),，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(guò)對(duì)碳纖維的進(jìn)一步石墨化還可以獲得高模量石墨纖維或高強(qiáng)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?tīng)可焓?，使碳纖維由無(wú)定型,、亂層石墨結(jié)構(gòu)向三維石墨結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化。
? ? ? ? 對(duì)于碳纖維來(lái)說(shuō),，預(yù)氧化時(shí)間為近百分鐘,，炭化時(shí)間為幾分鐘，石墨化時(shí)間較短,，一般只有幾秒到數(shù)十秒,。
? ? ? ? 1、實(shí)現(xiàn)原絲 高純化,、高強(qiáng)化,、致密化 以及 表面光潔無(wú)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(kāi)始,，實(shí)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(yàn)的總結(jié)。
? ? ? ? 2,、雜質(zhì)缺陷最少化,，這是提高碳纖維拉伸強(qiáng)度的根本措施，也是科技工作者研究的熱門(mén)課題。在某種意義上說(shuō),，提高強(qiáng)度的過(guò)程實(shí)質(zhì)上就是減少,、減小缺陷的過(guò)程。
? ? ? ? 3,、在預(yù)氧化過(guò)程中,，保證均質(zhì)化的前提下，盡可能縮短預(yù)氧化時(shí)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(yùn)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(hù),、無(wú)氧狀態(tài)下進(jìn)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(yùn)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(jìn)行再次熱交換,，利于節(jié)能,，如日本東麗公司的千噸級(jí)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(yàn)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(jìn)入爐膛,，通過(guò)上層爐體安裝的孔板,，形成一定的溫度梯度，均勻穿過(guò)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(guò)過(guò)濾和再加熱后，從頂部循環(huán)進(jìn)入。為控制進(jìn)入爐膛內(nèi)部的熱空氣量,，上部爐體設(shè)有解壓門(mén)(見(jiàn)圖示),，壓力到設(shè)定值時(shí)，解壓門(mén)自動(dòng)打開(kāi)卸荷,。由于PAN原絲易蓄熱,，容易過(guò)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(tái)。中部爐體部分在操作側(cè)設(shè)有移動(dòng)門(mén),，移動(dòng)門(mén)可正向移出,，移動(dòng)門(mén)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(dú)分開(kāi)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(guò)低溫炭化爐,，然后再進(jìn)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(jī)預(yù)氧絲經(jīng)過(guò)高溫?zé)崽幚磙D(zhuǎn)化為含碳量在92%以上的無(wú)機(jī)碳纖維,，實(shí)現(xiàn)這一轉(zhuǎn)化的關(guān)鍵設(shè)備是碳化爐。工程實(shí)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(duì)于百噸級(jí)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(shí)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(guó),，日本的三家企業(yè)：日本東麗、日本東邦和日本三菱麗陽(yáng)目前擁有全球丙烯腈基碳纖維 50%以上的市場(chǎng)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(wú)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(guó)是繼日本之后掌握碳纖維生產(chǎn)技術(shù)的少數(shù)幾個(gè)發(fā)達(dá)國(guó)家之一,，同時(shí)又是世界上最大的丙烯腈基碳纖維消費(fèi)國(guó),，約占世界總消費(fèi)量的 1/3。
? ? ? ? 世界碳纖維的生產(chǎn)主要集中在日本,、 美國(guó),、 德國(guó)等少數(shù)發(fā)達(dá)國(guó)家和我國(guó)的臺(tái)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(yáng)的產(chǎn)量合計(jì)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(lái)的
此類碳纖材料的箱包主要是通過(guò)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(yú)竿等也是通過(guò)這種工藝生產(chǎn)出來(lái),。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(qiáng)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(zhǎng)絲,，純的碳纖維柔軟的，并不能表現(xiàn)出其“高強(qiáng)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(shí)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(shù)脂,，通過(guò)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(duì)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(qiáng)塑料顆粒,，基材樹(shù)脂可以是PP，PA,，ABS,，PPS等各種塑料，用注塑機(jī)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(diǎn)：制品強(qiáng)度有限,。
2.熱塑性材料預(yù)浸帶,。將熱固性環(huán)氧樹(shù)脂替換成熱塑性的塑料（主要是PP,PA），通過(guò)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(guò)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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