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碳纖維材料的氣孔主要來源于以下三方面:
(1碳纖維質骨料顆粒內部固有的孔隙。炭材料生產用固體原料為各種類型焦炭,焦炭呈蜂窩狀或纖維狀宏觀結構,成焦的先天性因素使它們的表面和內部存在著許多尺寸大小不等且分布不均勻的孔隙。
(2)配村中骨料顆粒間的孔隙。配料工藝中采用不同粒級的固體炭質物料混合配方,以求充分填充,達到骨料顆粒的最緊密堆積,但各種粒級骨料顆粒間不可避免地存在一定量的孔隙。
(3)炭生坯制品在焙燒熱處理過程中形成的氣孔,它是碳纖維材料氣孔的主要來源。成型后的生坯氣孔率很低,但在生坯焙燒過程中,相當部分的煤瀝青黏結劑發(fā)生熱分解而以揮發(fā)分的形式逸出,所殘留的黏結焦僅為瀝青量的50%左右,煤瀝青形成黏結焦的體積遠遠小于煤瀝青原來占有的體積,從而在焙燒制品內部形成許多不規(guī)則的且孔徑尺寸不等的微氣孔。
2.如何在浸漬前的工序中降低炭材料的氣孔率?
在浸漬前的工序中降低炭材料的氣孔率,可以減少浸漬和二次焙燒的次數(shù),從而為降低生產成本和實現(xiàn)短工藝流程創(chuàng)造條
件。在前序工藝中降碳纖維材料氣孔率的措施有:
(1)選擇氣孔率較低的優(yōu)質固體炭質原料;
(2)提高煅燒質量以保證固體炭質物料結構的充分收縮;
(3)優(yōu)化選擇配方以保證骨料顆粒間的充分填充從而達到最緊密堆積;
(4)采用具有高結焦值的改質瀝青作為黏結劑;
(5)選擇何時的焙燒方法(如加壓焙燒)及焙燒窯爐,調整焙燒工藝過程和優(yōu)化焙燒曲線,從而使煤瀝青黏結劑的結焦值得以提高。