一、MPCF簡介
中間相瀝青基碳纖維(MPCF)是一種含碳量大于99%的高性能碳纖維。原料中間相瀝青來源于石油、煤焦油、萘和木質(zhì)素,經(jīng)紡絲、不熔化、碳化、石墨化工藝制備而成。
MPCF具有超高模量、超高熱導(dǎo)率、低膨脹系數(shù)的優(yōu)異特性。
二、MPCF應(yīng)用實例
MPCF主要應(yīng)用在航空航天、工業(yè)制造、運動休閑,電子科技等四大領(lǐng)域。根據(jù)不同的特性,滿足不同的需求。
三、MPCF研制現(xiàn)狀
美國氫特公司,年產(chǎn)230噸(石油系);日本三菱年產(chǎn)1000噸(煤系);日本石墨纖維公司年產(chǎn)180噸(煤系)。其中石油系易制得高導(dǎo)熱碳纖維,煤系易制得高模量碳纖維。
原料沒有具體說明,應(yīng)該是以石油渣油作為原料,加氫處理改善分子結(jié)構(gòu),降低粘度,提高中間相收率;減壓蒸餾主要是為了輕相重相分離,取輕相繼續(xù)處理,灰分和其他雜質(zhì)留在重相當(dāng)中;組分調(diào)配改善粘度,使分子量更集中,提高收率,提高中間相含量;加壓聚合進(jìn)行脫氫斷鍵聚合反應(yīng)形成中間相;減壓處理去除反應(yīng)過程中輕組分,為下一步紡絲做準(zhǔn)備,輕組分多在熔融紡絲時拉絲容易斷,不能形成連續(xù)紡絲。
與煤系中間相瀝青相比,密度低,中間相含量高,QI低,說明加氫處理、減壓蒸餾、和組分調(diào)制作用明顯,由此得到的分子量分布集中且與煤系相比分子量低,中間相呈流體狀易于紡絲。紡絲:實現(xiàn)500孔連續(xù)紡絲,并可制備1K,2K,3K,6K原絲,連續(xù)長度5000米以上,年產(chǎn)能5噸。連續(xù)預(yù)氧化-碳化-石墨化:單批次40kg,連續(xù)長度500m以上,年產(chǎn)能1.5噸。
四、MPCF發(fā)展趨勢
1、國外趨勢:現(xiàn)有生產(chǎn)單位擴(kuò)大產(chǎn)能,下游應(yīng)用開發(fā)相關(guān)的產(chǎn)品,擴(kuò)大應(yīng)用領(lǐng)域;保密度提高。
2、國內(nèi)趨勢:研究熱度增加;產(chǎn)品性能提升迅速;需求數(shù)量增加,降低成本勢在必行;與石油化工企業(yè)深度合作;加強研發(fā)應(yīng)用;主要應(yīng)用領(lǐng)域開擴(kuò)。
五、總結(jié)與展望
1、中間相瀝青小試工藝基本成熟;
2、打通了從原料到碳纖維的生產(chǎn)工藝流程;
3、市場需求增加,低成本、高性能勢在必行;
4、上下游協(xié)作,共同合作研發(fā),加快工業(yè)化進(jìn)程