碳纤维行业150页深度研究报告：高端制造业换装首选材料(12)

不熔化后沥青纤维应送到惰性气氛中进行碳化或石墨化处理，以提高最终力学 性能。碳化是指在1200℃左右进行处理，而石墨化则是在接近3000℃的条件下进行。 碳化时，单分子间产生缩聚，同时伴随着脱氢、脱甲烷、脱水反应，由于非碳原子不 断被脱除，碳化后的纤维中碳含量可达到 92％以上，碳的固有特性得到发展，单丝 的拉伸强度、模量增加。随着碳纤维应用领域的拓宽，比如说将其组装成锂离子电 池和超级电容器，使得对其性质的要求更高，于是进一步石墨化便变得不可缺少， 进一步增加碳含量。
1.3.2 粘胶基碳纤维：航天工业及尖端军工技术领域专用纤维
粘胶基碳纤维是指以粘胶纤维经过预氧化、碳化所制备的碳纤维。粘胶纤维是 一种再生纤维素纤维，又称人造丝，它是利用天然纤维，如木材、麻和棉花等，经制 浆粕、磺化、熟化和纺丝等处理而成。 与聚丙烯腈（PAN）基碳纤维、沥青基碳纤维相比，粘胶基碳纤维具有独特的性 能。粘胶基碳纤维密度较低，制造的构件更轻。 粘胶基碳纤维石墨化程度较低，导热系数小，是理想的隔热材料。 粘胶基碳纤维碱金属及碱土金属含量低，飞行过程中因燃烧产生的钠光弱， 不容易被雷达发现。 粘胶基碳纤维生物相容性好，可以用于制造医用生物材料，如医用电机、韧 带、骨夹板和假骨等。
但是，粘胶基碳纤维也有一些不足，最主要的就是在实际生产过程中，往往会因 操作条件难以控制，生成左旋葡萄糖等副产物造成实际碳收率较低，碳纤维强度不 理想。因此，该材料目前只用于航空航天非承压部件及民用领域。美国阿拉巴马大 学开发出一种新型、绿色的可用于针对火箭喷嘴处烧蚀和隔热的碳纤维材料制备方 法，该方法已获专利授权。这种全新的“绿色”离子处理工艺是可靠性与失效分析实验室开发。为制备固体燃料火箭喷嘴，可在碳化的粘胶基碳纤维层合织物上涂覆沥 青并进行芯轴缠绕，经热处理使表面的沥青转变成固体碳，最终得到由碳纤维增强 复合材料制备的喷嘴。用于航天飞行助推器的单型固体火箭发动机的碳纤维用量可 达 35t。