一、石墨板的发展概况
近年来,航空工业和航天技术的飞速发展,要求结构材料具有以下特点:非常坚硬、重量轻、抗拉强度高、热膨胀系数小、熔点高、耐腐蚀性好。 在选择使用各种结构材料时,特别注意材料的抗拉强度和弹性模量,因此石墨板及其复合材料受到关注。 1960年代,许多国家对石墨片的生产工艺和原料选择进行了大量的研究工作。 特别是1964年,英国以聚丙烯腈长丝为原料,采用2000℃左右低温预氧化和同时拉紧的方法。 首次生产出抗拉强度21000kg/cm2的高强高模石墨片材,从间歇生产向连续生产(连续预氧化碳化)过渡,产量实现飞跃 和石墨片的质量。 一大步。 石墨板作为一种正在发展的新材料,越来越显示出它的重要性。 表8-2列出了石墨板与其他材料的性能对比。 从表8-2可以看出,在这些材料中,高模量石墨板的比弹性模量最高,而高强石墨片的比抗拉强度在这些材料中最高,S-玻璃的比弹性模量最高。 特定的抗拉强度。 纤维的拉伸强度虽然高,但弹性模量小。 只有硼纤维可以与石墨板媲美,但硼纤维以钨丝为芯材,硼沉积在钨丝上,因此成本昂贵。
石墨板是纤维状碳。 但是,即使将元素碳加热到3000℃,它也不会熔化。 不可能将元素碳熔化成液体,然后将其拉成金属丝。 因此,石墨板不是由煤、焦炭等原材料制成,而是由许多含碳量高的材料制成。 人造纤维或合成纤维是在特定工艺条件下碳化得到的。 早在1980年代,人们就发明了将天然纤维高温碳化以获得石墨板(兼具耐高温性和导电性),用于当时的白炽灯泡灯丝。 二十世纪五十年代,发明了粘胶长丝(如铜氨人造丝、醋酸人造丝)和聚丙烯腈长丝(一种以丙烯腈为原料,在引发剂作用下聚合而成的长丝)。 丝)碳化后生产并供应市场的石墨板。 初期生产的石墨片性能不高,其抗拉强度仅为3500 kg/cm2左右,弹性模量仅为0.28~0.63 x 106 kg/cm2左右。 因此,它只能用作耐高温隔热材料或耐腐蚀过滤材料,也可用作机械工业中的密封材料和吸收无线电波的材料。