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    全面了解美國大碳纖維制造商—Hexcel公司:PAN基耐燒蝕碳纖維

       日期:2020-10-13     來源:碳纖維及其復合材料技術    瀏覽:457    評論:0    
    核心提示:在美國Hexcel公司2020版最新產品目錄中有一款產品獨樹一幟,與公司其他PAN基碳纖維相區別開來,該款名為HexTow? 85的碳纖維是Hex
     在美國Hexcel公司2020版新產品目錄中有一款產品獨樹一幟,與公司其他PAN基碳纖維相區別開來,該款名為HexTow? 85的碳纖維是Hexcel公司于2019年新推出的一款碳纖維。
      作為一種連續的聚丙烯腈(PAN)基纖維,目前可提供24K規格的絲束,而且從上表中可以看出HexTow? 85碳纖維的碳含量僅為85%,比Hexcel公司代AS4碳纖維碳含量94%都要低。這種纖維主要用途在于:作為一種成本效益高的耐燒蝕產品,來取代傳統的黏膠基碳纖維(又稱人造絲基碳纖維),專門用于耐燒蝕領域。
      HexTow? 85的碳纖維擁有與傳統PAN基碳纖維相近的強度,而耐燒蝕性能又與黏膠基碳纖維相接近。目前由該種纖維制備的碳碳復合材料燒蝕性能正在與傳統黏膠基碳纖維進行對比評測中,因此關于HexTow? 85碳纖維力學性能和耐燒蝕性能尚未正式發布。
      按照公司公布的信息,HexTow?85由美國生產的PAN前驅體在美國制造,因此確??煽康墓糜诿绹娛掠猛镜臒g材料鏈。
      2
      關于黏膠(人造絲)基碳纖維
      黏膠(人造絲)基碳纖維早出現在19世紀90年代的美國,當時愛迪生用于白熾燈內部的加熱燈絲時采用了人造絲。而上家真正意義上從事黏膠基碳纖維業務的公司是位于美國俄亥俄州帕爾馬市“Union Carbide”聯合碳化物公司。
      黏膠基碳纖維
      上世紀50年代末60年代初,Union Carbide公司致力于高性能碳纖維的開發,1963年使以人造絲為原料實現碳纖維工業化,1964年在2800℃熱處理時實現纖維高模量和高強度。1965年Thornel-25成功問世,隨后相繼開發了Thornel-45、50和100。與此同時,蘇聯也形成了黏膠基碳纖維制備技術。
      黏膠基碳纖維織物
      但是黏膠基碳纖維力學性能較低,隨著后續PAN基碳纖維和瀝青基碳纖維相繼問世,黏膠基碳纖維應用比例不斷下降,目前只有在宇航結構中耐燒蝕領域有應用,且用量僅為碳纖維1%左右。
      但是由于其獨特的性能優勢,尤其是耐燒蝕性能,因此在某些領域的應用仍然具有重要意義,這些特殊用途主要包括:
      碳-碳復合材料制造(酚醛樹脂碳化法和化學氣相沉積法)
      真空管道的高溫(3000℃/5500 °F)隔熱
      電加熱裝置,包括可穿戴衣物和除冰劑
      氣體和液體吸附過濾材料
      醫用口服腸吸收劑
      金屬腐蝕防護器
      微生物燃料電池
      超級電容器
      正如上文所述,雖然黏膠基碳纖維用量不到碳纖維的1%,但是其獨特耐燒蝕特性是其仍然保持市場占有率的關鍵所在,而此次Hexcel公司研發的HexTow?85碳纖維作為黏膠基碳纖維替代品,不但具有優異的耐燒蝕性能,而且具有傳統PAN基碳纖維優異的力學性能,因此如果HexTow?85后續經過耐燒蝕試驗驗證和批量化穩定生產,黏膠基碳纖維或許有可能徹底退出歷史舞臺。
    作者:錢 鑫 博士
     
     
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