碳纤维是否可以承载较高温度,或在高温环境下长时间工作?这个问题一直被拿出来谈论,但是却没有一个明确的结果。究其原因,还是因为这个高温到底是如何定义的?如果单单拿化学实验的高温(600℃)来说,碳纤维管暂时还达不到这个水平,那耐高温碳纤维管到底能耐多少度的高温呢?
 
 
耐高温碳纤维管的耐高温怎么理解?
 
首先我们先了解一下碳纤维的基本知识,碳纤维分为耐燃纤维、碳纤维和石墨纤维,300~350℃热处理时得耐燃纤维;1000~1500℃热处理时得碳纤维,含碳量为 90~95%;碳纤维经 2000℃以上高温处理可以制得石墨纤维,含碳量高达99%以上。
 
制作碳纤维管的碳纤维在1000~1500℃的条件下生成,耐高温碳纤维管肯定过不了这个温度线,不过想想也对,碳纤维管并不是纯粹的碳纤维支撑,根本到达不了这样的高温。
 
碳纤维管制备方式
 
碳纤维管常用的制备方式有缠绕成型和拉挤成型,缠绕成型配合高温热压,生产温度高于拉挤成型。这两种制备碳纤维管的方式都不超过200℃,想要让碳纤维管具备耐高温的性能,需要从原料和制备工艺上找突破口。
 
 
碳纤维管耐高温性能由何而来?
 
碳纤维管是利用碳纤维复合材料经过多道工序加工而成,碳纤维复合材料是由碳纤维原丝和树脂熔合而成,碳纤维原丝耐高温程度在1000℃以下,而树脂的熔点相对较低,熔点在140℃左右,两者结合想要达到耐高温确实很难。
 
既然一般的环氧树脂无法达到耐高温的性能要去,那么换一种树脂是不是可行?答案是肯定的,目前市面上通过特殊的制备方式,已经实现了碳纤维管可耐280℃高温的环境,但是再想有所提高,难度就非常大了。
 
耐高温碳纤维管能耐多少度高温?
 
问题出在哪里?还会在于树脂基本上,目前热塑性碳纤维复合材料的研究如火如荼,但是真的批量生产还需要时间。像聚醚醚酮(PEEK)、聚苯硫醚(PPS)、热塑性聚酰亚胺(TPI)等等这些树脂的熔点较高,尤其是聚醚醚酮(PEEK)。
 
生产中,树脂基本能够熔化,是解决了第一个难题,接下来如何保持碳纤维原丝与树脂的有效融合,保证碳纤维复合材料的性能稳定更是一个大问题。如果成功,耐300℃的耐高温型碳纤维管自然不成问题。