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21世纪煤炭深加工前景广阔煤基碳纤维

发布时间:2019-12-01 16:26:18 编辑:笔名

  21世纪煤炭深加工前景广阔煤基碳纤维

  21世纪煤炭深加工前景广阔煤基碳纤维

  碳纤维增强复合材料的比强度和比模量比常用的钢、铝等金属工程材料高4~5倍以上,碳纤维及其复合材料还具有一般碳材料的各种优异性能,因此得到迅速发展,其产品已在宇航、导弹、飞机、民用工业和文体用品等各个方面得到广泛应用。

  20世纪60年代末期,由聚丙烯腈纤维碳化研制出了高性能的碳纤维产品。而以煤焦油沥青作原料制取通用级和高性能碳纤维是在80年代由日本三菱化成等公司开发出来的。煤基碳纤维通常是通过煤焦油沥青经改质、纺丝、不熔化、碳化、石墨化、表面处理等工序制造。目前已开发了精密过滤、热过滤等技术。通用级碳纤维的沥青原料可通过热加工来脱除轻组分,但热加工时部分沥青可能转化为中间相。日本已开发成功一种用氧化法提高沥青软化点的方法。

  在制取高性能碳纤维时,必须先将沥青改性,从而使所制得的碳纤维有很高的模量和一定的强度。今后对沥青碳纤维的研究任务是进一步降低成本,提高其抗拉强度和压缩强度,从而使之与聚丙烯腈基碳纤维竞争时处于更有利的地位。

  碳微球

  煤焦油沥青可直接或经过改性,加热熔融吹入水中或喷雾形成碳微球。制造煤焦油沥青中间相碳微球时,一般是将沥青在400~450℃下加热改性,使之大部分转化为中间相以后,再用溶剂抽提或用高温离心分离法进行分离,使中间相小球体与沥青母体分离。小球体的平均粒径在10~20μm之间,经过锻烧、碳化制成的细粒碳称碳微球。

  中间相小球体在制造过程中,从沥青母体中分离出来很困难,难以获得高收率,粒径也不易控制,小球体表面有时还附有游离碳,这是中间相碳微球制造中的技术难点,目前尚在研究开发中。

  碳微球特别是中间相碳微球,除具有滑动性、耐药品性和导电性等碳材料的功能外,还因其 是球形,易与树脂等混合,经过活化和改进表面以后,可形成具有分子筛功能的活性炭,也可作为高速液相色谱的填充材料和传导材料的填充材料。

  目前日本有关公司正在研究碳微球二次处理技术,以扩大其使用功能。

  可见,煤炭除了作为燃料给人类以光和热以外,更重要的是还能将其充分加工利用,为我们提供更多的具有高附加值和用途广泛的产品。

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