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2017

玻璃鋼制品的碳纖維

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　　碳纖維和石墨纖維都是機械性能很好的纖維。石墨纖維的抗拉強度大約是玻璃纖維的2倍，而耐熱性更是遠遠超過玻璃纖維。用石墨紗織成的布加熱到25001C，也還具有很好的機械強度，玻璃鋼制品所以用它作增強材料，可以制出性能全面的耐高溫、耐燒蝕增強塑料。

　　早在十九世紀就有人制成了碳纖維。世界上第一只電燈的發光絲就是碳纖維。稍后，有人把棉花碳化制成了碳纖維，可是性能不佳，沒有引起人們重視。直到1958年才有人提出用人造絲進行碳化處理來制造碳纖維。兩年以后，日本人進藤昭男等對于用聚丙烯臘纖維為原料制造碳纖維的技術作了重大改進，這種方法終于成為目前工業化生產碳纖維的主要方法。

　　他們提出的方法是這樣的：先把聚丙烯睛纖維在拉伸的情況下，在空氣中加熱到200-300℃進行預氧化。然后在惰性氣流的保護下，把預氧化過的纖維加熱到1000℃進行碳化分解，纖維中的氫、氮和氧等成分都變成氣體離開纖維的分子鏈，最后剩下排列得類似石墨結構的石墨化碳纖維。在制造過程中的預氧化步驟就叫做石墨化。由于進行了石墨化操作，碳原子的排列就更接近于石墨，而且也可以減少碳化過程中碳原子鏈的斷裂。經過預氧化和碳化處理，合成纖維的分子鏈怎么會轉變成具有石墨結構的碳纖維的，這個問題目前還沒有徹底搞清楚，不過下面這種解釋是有一定根據的：

　　本來是卷曲的聚丙烯睛分子鏈，在拉伸的情況下，沿拉伸的方向舒展開來，成了一條條接近平行的曲折分子鏈。在高溫下，一根或相鄰的兩根分子鏈連結成環，同時把碳原子以外的其他原子除去，成為由六角形碳環組成的纖維。可以用 95頁的化學符號表示這種過程。

　　翩纖維也是在六十年代里出現的一種性能異常突出的新型增強材料，。4是一種非金屬，通常為棕色粉末或灰色有光澤的晶體。它也是一種非常堅硬的物質，其硬度幾乎和金剛石差不多。1959年美國人塔里首先提出了用化學沉積法制造硼纖維的建議，隨即得到了美國空軍材料實驗室的大力支持。經過幾年的研制，翻纖維終于迅速地發展成一種最引人注目的高強度，高剛性的增強材料。