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          全面了解美国大碳纤维制造商—Hexcel公司:PAN基耐烧蚀碳纤维

             日期:2020-10-13     来源:碳纤维及其复合材料技术    浏览:519    评论:0    
          核心提示:在美国Hexcel公司2020版最新产品目录中有一款产品独树一帜,与公司其他PAN基碳纤维相区别开来,该款名为HexTow? 85的碳纤维是Hex
           在美国Hexcel公司2020版新产品目录中有一款产品独树一帜,与公司其他PAN基碳纤维相区别开来,该款名为HexTow? 85的碳纤维是Hexcel公司于2019年新推出的一款碳纤维。
            作为一种连续的聚丙烯腈(PAN)基纤维,目前可提供24K规格的丝束,而且从上表中可以看出HexTow? 85碳纤维的碳含量仅为85%,比Hexcel公司代AS4碳纤维碳含量94%都要低。这种纤维主要用途在于:作为一种成本效益高的耐烧蚀产品,来取代传统的黏胶基碳纤维(又称人造丝基碳纤维),专门用于耐烧蚀领域。
            HexTow? 85的碳纤维拥有与传统PAN基碳纤维相近的强度,而耐烧蚀性能又与黏胶基碳纤维相接近。目前由该种纤维制备的碳碳复合材料烧蚀性能正在与传统黏胶基碳纤维进行对比评测中,因此关于HexTow? 85碳纤维力学性能和耐烧蚀性能尚未正式发布。
            按照公司公布的信息,HexTow?85由美国生产的PAN前驱体在美国制造,因此确保可靠的供应用于美国军事用途的烧蚀材料链。
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            关于黏胶(人造丝)基碳纤维
            黏胶(人造丝)基碳纤维早出现在19世纪90年代的美国,当时爱迪生用于白炽灯内部的加热灯丝时采用了人造丝。而上家真正意义上从事黏胶基碳纤维业务的公司是位于美国俄亥俄州帕尔马市“Union Carbide”联合碳化物公司。
            黏胶基碳纤维
            上世纪50年代末60年代初,Union Carbide公司致力于高性能碳纤维的开发,1963年使以人造丝为原料实现碳纤维工业化,1964年在2800℃热处理时实现纤维高模量和高强度。1965年Thornel-25成功问世,随后相继开发了Thornel-45、50和100。与此同时,苏联也形成了黏胶基碳纤维制备技术。
            黏胶基碳纤维织物
            但是黏胶基碳纤维力学性能较低,随着后续PAN基碳纤维和沥青基碳纤维相继问世,黏胶基碳纤维应用比例不断下降,目前只有在宇航结构中耐烧蚀领域有应用,且用量仅为碳纤维1%左右。
            但是由于其独特的性能优势,尤其是耐烧蚀性能,因此在某些领域的应用仍然具有重要意义,这些特殊用途主要包括:
            碳-碳复合材料制造(酚醛树脂碳化法和化学气相沉积法)
            真空管道的高温(3000℃/5500 °F)隔热
            电加热装置,包括可穿戴衣物和除冰剂
            气体和液体吸附过滤材料
            医用口服肠吸收剂
            金属腐蚀防护器
            微生物燃料电池
            超级电容器
            正如上文所述,虽然黏胶基碳纤维用量不到碳纤维的1%,但是其独特耐烧蚀特性是其仍然保持市场占有率的关键所在,而此次Hexcel公司研发的HexTow?85碳纤维作为黏胶基碳纤维替代品,不但具有优异的耐烧蚀性能,而且具有传统PAN基碳纤维优异的力学性能,因此如果HexTow?85后续经过耐烧蚀试验验证和批量化稳定生产,黏胶基碳纤维或许有可能彻底退出历史舞台。
          作者:钱 鑫 博士
           
           
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