活性碳纤维的应用现状及前景
第４２卷第２期 ２０１７年４月 高科键鲜雏与应用 Ｈｉ—Ｔｅｃｈ Ｆｉｂｅｒ＆Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｖ＿０１．４２ Ｎｏ．２ Ａｐｒ．２０１７
活性碳纤维的应用现状及前景
郑艳军，张菁菁，马红霞，崔德富，刘娴
（新疆大学纺织与服装学院，新疆乌鲁木齐８３００４６）
摘要：介绍了活性碳纤维的特点、性能及应用，重点探讨了活性碳纤维在环境保护领域、医学卫生领域、电子及能源等 方面的应用研究现状，并对比分析了各种应用方法的研究成果，结合我国生产需要，展望了活性碳纤维的进一步改进和应
用。 关键词：活性碳纤维；应用；前景 中图分类号：ＴＱ３４２．７４ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００７—９８１５（２０１７）０２－００２１—０６
Ｐｒｅｓｅｎｔ ｓｉｔｕａｔｉｏｎ ａｎｄ ｐｒｏｓｐｅｃｔ ｏｆ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ
ａｃｔｉｖａｔｅｄ ｃａｒｂｏｎ ｆｉｂｅｒ
ＺＨＥＮＧ Ｙａｎ－ｊｕｎ，ＺＨＡＮＧ Ｊｉｎｇ－ｊｉｎｇ，ＭＡ Ｈｏｎｇ—ｘｉａ，ＣＵＩ Ｄｅ—ｆｕ，ＬＩＵ Ｘｉａｎ
（Ｘｉｎｊｉａｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｔｅｘｔｉｌｅｓ ａｎｄ Ａｐｐａｒｅｌｓ．Ｘｉｎｊｉａｎｇ Ｕｒｕｍｑｉ ８３００４６ Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ，ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ａｎｄ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ａｃｔｉｖａｔｅｄ ｃａｒｂｏｎ ｆｉｂｅｒ ｗａｓ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ ｉｎ ｄｅｔａｉｌ， ｍａｉｎｌｙ ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ａｎｄ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｆ ａｃｔｉｖａｔｅｄ ｃａｒｂｏｎ ｆｉｂｅｒ ｉｎ ｔｈｅ ｆｉｅｌｄ ｏｆ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ，
ｍｅｄｉｃａｌ ｈｅａｌｔｈ ａｎｄ ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ ａｎｄ ｅｎｅｒｇｙ，ｔｈｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｒｅｓｕｌｔｓ ｏｆ ｖａｒｉｏｕｓ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｗｅｒｅ ｃｏｍｐａｒａｔｉｖｅｌｙ ａｎａ・ ｌｙｚｅｄ，ｃｏｍｂｉｎｉｎｇ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔ ｉｎ ｏｕｒ ｃｏｕｎｔｒｙ，ｔｈｅ ｆｕｒｔｈｅｒ ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ ａｎｄ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ
ａｃｔｉｖａｔｅｄ ｃａｒｂｏｎ ｆｉｂｅｒ ｗａｓ ｐｒｏｓｐｅｃｔｅｄ．
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ａｃｔｉｖａｔｅｄ ｃａｒｂｏｎ ｆｉｂｅｒ； ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ；ｐｒｏｓｐｅｃｔ
０引言
活性碳纤维（Ａｃｔｉｖａｔｅｄ Ｃａｒｂｏｎ Ｆｉｂｅｒ，以下简
称ＡＣＦ）是在碳纤维技术和活性炭技术相结合的
基础上发展起来的，是继粉状、粒状、纤维状活
性炭（ＦＡＣ）之后的新型活性炭产品【１］。纤维状
活性炭与粒状活性炭相比具有一系列优点，它的 微孔结构发达、吸附比表面积大、吸附速度快、
净化效率高以及解吸再生方便等优点，但也有活
性炭成品得率低、单价较高等缺点口】。ＡＣＦ与ＦＡＣ 相比，具有ＦＡＣ优点之外，还具有成品得率高、
解吸再生率高并且兼有纤维的各种特性，且由于
其结构上的独特性，克服了传统活性炭应用过程
中的缺陷。
ＡＣＦ主要成分由碳原子组成，是以碳纤维或
预氧化纤维为初始原料，经高温碳化和活化后
形成的一种高效吸附材料。制备ＡＣＦ的前驱体材
料主要是各向同性和各向异性的沥青、聚丙烯
腈、粘胶丝和酚醛树脂，所用活化方法有物理方
法、化学方法以及物理化学法。不同的原料纤维
定稿日期： 基金项目： 作者简介： 通讯作者： ２０１７．０４．１５ 新疆大学大学生创新训练计划项目（２０１６１０７５５０７６） 郑艳军（１９９２－），女，河南太康人，主要研究方向为新疆优势纺织材料，（电子信箱）２５０４７１３２７７＠ｑｑ．ｃｏｍ； 刘娴，女，讲师，新疆大学创新团队研究骨干，主要从事新疆优势纺织材料研究，（电子信箱）ｌｉｕｘｉａｎｌ２１６＠１６３
一２２． 高科技重辱雏与应用 第４２卷
可以制备不同基体的ＡＣＦ，目前主要有粘胶纤维
基ＡＣＦ、聚丙烯腈基ＡＣＦ、酚醛基ＡＣＦ、沥青基
ＡＣＦ、聚乙烯醇（ＰＶＡ）基ＡＣＦ、苯乙烯／烯烃共
聚基ＡＣＦ、木质素纤维基ＡＣＦ等。其中，前４种
均已实现广泛应用，并应用在环境保护（如水处
理、大气污染处理和空气净化）、电子及能源 方面、医学卫生等领域［３］。随着科技的发展与时
代的进步，ＡＣＦ＊ｈｈ类越来越多、功能特性不断改
进、应用领域不断拓宽，对人们的日常生活、工
业生产和新技术发展起着日益重要的作用。
１ ＡＯＦ的特点及性能
１．１吸附脱附性能
ＡＣＦ微孔结构发达，微孔结构直接分布于固
体表面，吸附质不需要像活性炭一样经长距离的
大孔、过渡：ｆＬＮ达微孔，粒内扩散阻力小，缩短
了吸附行程，因而吸附速度快，对气体的吸附一
般能在数十秒或几分钟达到平衡，使大量微孔得
到充分利用，这对于废气废水的深度处理具有重
要的应用前景 ］，ＡＣＦ再生率高，再生后吸附容
量恢复好，有利于多次循环使用。
１．２催化及氧化还原性能
ＡＣＦ表面含有大量的有机官能团，如羟基、
羰基、羧基、内酯基等，某些ＡＣＦ还含有胺基、
亚胺基及磺酸基等，这些有机官能团使得ＡＣＦ具
有较强的氧化还原能力，因此可以催化某些化学
反应。ＡＣＦ￣…ｍ将一些电极电位较高的离子还原为
零价或低价金属，利用ＡＣＦ的氧化还原特性，能
把钯离子、六价铬、银离子和三价金离子还原，
在贵金属的回收和冶炼，以及高价有毒有害废水
的治理方面，有极重要的参考价值 ］。
１．３ 电性能
ＡＣＦ是柔性的材料，并且具有导电导热性 好、耐高温、热膨胀性低、化学性能稳定等优秀
的特点，因此，它既能够用在电吸附上，也可以
用在制作电极材料和电容器上。
２ ＡｃＦ的应用和研究现状
ＡＣＦ具有吸附速度快和易脱附的特性，可
以加工成ＡＣＦ纸、毡、毯、布和其他特殊性状制 品，ＡＣＦ可用来与其他材料复合成为多功能的吸 附材料［６］，以下将着重介绍ＡＣＦ在环境保护、医
学卫生领域、电子及能源方面的应用现状。
２．１ 在环境保护方面的应用
２．１．１水处理
工业生产排放出的废水中含有大量的化学污
染物，通过采取措施对这些污染物富集和回收，
并对其进行加工处理，均可变废为宝。
①吸附染料废水污染物。染料的种类按特
点可分为直接染料、硫化染料、还原染料、酸性
染料、酸性络合染料、活性染料、钠夫孚染料、
氧化染料、分散染料、阳离子染料等。染料废水
是指在生产染料和颜料过程中排放的废水，合
成染料在生产和使用过程中，有１２％以废水形式
排出，染料废水具有成分复杂、色度高、可生化
性差等特点，同时，染料废水还有很强的毒性，
主要是因为有些原料和副产品中含有卤化物、氨
基物、硝基物等有机物，并且，染料废水的排放
量也很大，而且排放具有间歇性、水质不稳定，
属于难治理废水。如何有效地解决其对环境的危
害，一直以来都是污水处理中的难题。近些年以
来，国内外对活性炭吸附处理染料废水的研究较
多，目前，国内外对于染料废水的处理方法主要
有生物法、物理化学法、化学法以及一些优化组
合工艺等。 龚正君等［ 研究了采用ＺｎＣ１，活化稻草秸秆碳
化得到的ＡＣＦ吸附酸性品红的性能，结果表明，
ＡＣＦ对酸性品红的平衡吸附量９１．７５１ ｍｇ／ｇ，ＡＣＦ
吸附表面是不均匀的，常温下容易进行，且表面
覆盖度对吸附影响不大吸附过程吸热，吸附固液
界面无序，且混乱度较大。
罗丹明Ｂ作为一种人工合成有机染料具有致
癌性，被广泛应用于造纸印刷、纺织印染、皮
革、油漆等行业，染料污水中罗丹明Ｂ的浓度一
般高于１００ ｍｇ／１。刘岚昕 研究了聚丙烯腈基ＡＣＦ
对罗丹明Ｂ吸附性能，结果表明，当溶液为中性
时，溶液中罗丹明Ｂ的去除率最低，酸性和碱性
条件下去除率都有所增加，在实验浓度范围内，
罗丹明Ｂ的去除率随着罗丹明Ｂ初始浓度的增加而
减小。为了进一步探讨ＡＣＦ对水中罗丹明Ｂ的吸 附性能的影响因素，施超等ｐ 研究了ＡＣＦ对水中
罗丹明Ｂ的吸附，结果表明，ＰＨ值为２时，罗丹 第２期 郑艳军，等：活性碳纤维的应用现状及前景 一２３一
明Ｂ的吸附量最大，并随着ｐＨ值的增高吸附量随
之降低，离子（ＮａＣ１）强度对吸附的影响不大，
ＡＣＦ对罗丹明Ｂ的吸附量随着温度的升高逐渐增
加，较高温度下，ＡＣＦ对罗丹明Ｂ的吸附是白发
行为，且为吸热反应。 胡思前等 。 对比研究了纯壳聚糖膜和壳聚糖
／ＡＣＦ复合膜对甲基橙的吸附特性，表明，壳聚糖 和ＡＣＦ两者混合能互补壳聚糖形成的膜易卷曲和
ＡＣＦ单独吸附甲基橙较差的情况，壳聚糖与ＡＣＦ
的质量比为１：１．１时对甲基橙的去除率最高，几
乎吸附完全，吸附率为９９．５４％。
为了研究ＡＣＦ对甲基橙吸附性能以及循环利
用性能，杨哲等 通过ＡＣＦ负载二氧化钛复合催
化剂改性降解甲基橙，实验制备了ＡＣＦ负载二氧
化钛复合催化剂ＡＣＦ／ＴｉＯ，，并在紫外光下降解甲
基橙以考察其催化活性，在同等条件下，对未负
载二氧化钛的ＡＣＦ空白样品进行了对比实验，结
果表明，ＡＣＦ／ＴｉＯ，降解能力大于未负载的ＡＣＦ，
其降解能力是吸附性能和光催化性能的协同作
用，并拥有较长的循环使用寿命。
余波等［１ 研究以ＡＣＦ作为微波诱导催化剂，
采用微波诱导氧化工艺处理活性艳红Ｋ一２ＢＰ模拟
废水的特性，结果表明，ＡＣＦ的微波催化效果要
远好于颗粒活性炭。 王海荣等［１ 用ＡＣＦ处理含有多种直接染料的
模拟废水进行试验，研究ＡＣＦ处理染料废水的特
性，结果表明，ＡＣＦ对直接染料的处理效果不
佳，用ＡＣＦ对酸性铬蓝Ｋ染料液进行脱色实验，
脱色效果较好，吸附速度也较快。
②处理含盐废水。高盐废水主要包括高盐工 业废水和高盐生活污水，其主要来源于海水直接
利用于工农业生产生活所排放的废水和各种工业
废水，如印染、造纸、化工、制药和石油天然气
的开发等。此类废水中不仅含有大量的无机盐，
而且含有大量的难降解有毒有害物质，它的直接
排放影响了周围的生态环境。目前，含盐废水的
物化处理方法主要有热力法、化学法、电一膜法、 压力．膜法、焚烧以及深井灌注等除盐类型［１ 。
但由于电解法和焚烧法运行成本高，膜分离法中
的悬浮物和有机物会堵塞膜孔，深井灌注法会产
生二次污染等，使得这些技术很难在实际中推
广［１ ，为了最大限度地降低含盐废水对环境的危 害，我国研究者广泛关注ＡＣＦ吸附处理含盐废水
性能。
周贵忠等［１ 研究石墨．ＡＣＦ复合电极电吸附处
理含盐废水，结果表明，经过电吸附处理后，废
水中的盐度得到了很大的降低，而盐度是抑制微
生物生长的重要因素。另外，电吸附去除了废水
中部分难降解的大分子物质和对微生物的生长有
抑制作用的物质，也使微生物的耗氧速率加快。
张晓青等 通过试验研究了生物ＡＣＦ处理含
盐污水特性，实验结果表明，生物ＡＣＦ发挥了
ＡＣＦ吸附作用和微生物的降解作用，显著提高了
含盐污水的净化效果，具有吸附容量大，出水水
质稳定等特点而具有广泛的应用前景。
李娜等¨引以ＡＣＦ为电极材料处理ＮａＣ ｌ模拟
水，研究了ＡＣＦ电吸附处理含盐溶液吸附特性，
研究表明，电阻会随溶液浓度的增加而降低，相
碳纤维综述
PAN基碳纤维
摘要: 聚丙烯晴基碳纤维是一种力学性能优异的新材料，具有高强度、高模量、低密度、耐高温、耐腐蚀、耐摩擦、导电、导热、膨胀系数小、减震等优异性能，是航空航天、国防军事工业不可缺少的工程材料，同时在体育用品、交通运输、医疗器械和土木建筑等民用领域也有着广泛应用。本文简要介绍了其结构，制备方法，性能，应用领域及其前景。
关键词：PAN基碳纤维 碳纤维结构 PAN基碳纤维制备 PAN基碳纤维性能
PAN基碳纤维应用前景 航天 军事 体育用品
1. 碳纤维结构
碳纤维属于聚合的碳，它是由有机物经固相反应转化为三维碳化合物，碳化历程不同，形成的产物结构也不同。
碳纤维和石墨纤维在强度和弹性模量上有很大差别，这主要是由于其结构不同，碳纤维是由小的乱层石墨晶体所组成的多晶体，含碳量约75%~95%；石墨纤维的结构与石墨相似，含碳量可达98%~99%，杂志少。碳纤维的含碳量与制造纤维过程中碳化和石墨化过程有关。
2. PAN基碳纤维的制备
从原料丙烯晴到聚丙烯晴基碳纤维的制备过程中可以看出四个关键步骤：PAN的聚合，原丝的制备，原丝的预氧化以及预氧化丝的炭化和石墨化。
2.1 PAN的聚合
由于PAN分子结构的特性，纯聚体PAN不适宜作为碳纤维前驱体。工业生产中，往往采用共聚PAN来制备PAN原丝。引入共聚单体可以起到如下作用：减少聚合物原液中凝胶的产生；增加聚合物的溶解性和可纺性；降低原丝环化温度及变宽放热峰。但也可能带来一些负作用：降低原丝的结构规整性和结晶度；增加大分子链结构的不均匀性；引入更多的无机和有机杂质等。
2.2 原丝的制备
PAN在熔点（317°C）以下就开始分解，因此形成纤维主要通过湿法或干湿法进行纺丝。
干湿法纺丝由于将挤出膨化与表皮凝固进行了隔离，纤维的成形机理有所改变，因此湿法纺丝凝固过程中皮层破裂或径向大孔及表皮褶皱等现象基本消失，干湿法纺丝的原丝表面及内单体引发剂 聚合 纺丝 原丝 预氧化
碳纤维复合材料在轻量化的应用和前景
碳纤维复合材料在轻量化的应用和前景
摘要：碳纤维是一种含碳量在95％以上的高强度、高模量特种纤维，但几乎所有的碳纤维都将进一步加工成复合材料以供终端使用。碳纤维复合材料是以碳纤维为增强材料，以树脂、金属、陶瓷等作为基体材料，经过复合成型制成的结构材料，与传统的金属材料相比，其具有密度小、比强度／比刚度高、耐腐蚀、抗疲劳、耐高温、便于设计、易于大面积整体成型加工等优点。目前，碳纤维复合材料在我国的各个领域得到了广泛应用，基于此，文章对碳纤维复合材料在轻量化的应用于发展前景进行了研究，以供参考。
关键词：碳纤维复合材料；轻量化；应用研究
1不同型号碳纤维对比
碳纤维作为具有优越性质的复合材料之一，其具备高强度、高模量、耐腐蚀等性能，在军用及民用等方面均具有广阔的发展前景。但由于国外碳纤维的研究起步较早，同时又受到来自美国、日本等国家的技术垄断，导致我国的碳纤维生产技术相对落后。近年来，我国在碳纤维生产方面投入了大量资金，生产技术与研发等方面已取得阶段性成果。本文分别选取了T700级碳纤维、T800级碳纤维和东丽T700级碳纤维对其性能进行对比研究。
1.
1.
T700级碳纤维
国产T700级碳纤维表面相对粗糙，有颗粒依附，沟槽结构多，粗糙度较高，虽然有利于树脂基体之间浸润性的提高，但可能会降低产品性能的稳定性;表面氧碳含量较高有利于与树脂基体的结合;界面剪切强度与层间剪切强度相对较高，与进口碳纤维的力学特性不相上下;产品价格低于进口碳纤维，较高的性价比有利于提升其在碳纤维市场的竞争力。
1. 1.
T800级碳纤维
国产T800级碳纤维表面较为光滑，沟槽结构浅而细，凸起结构较少，产品性能较稳定;表面含氧量较高，能够有效提高表面的化学活性;可以表明:国产T800级碳纤维界面剪切强度、拉伸强度相对较高，其具有良好的力学性能。另一方面国产T800级碳纤维质量控制较稳定，与环氧树脂融合性较好。
1.3东丽T700级碳纤维
活性碳纤维在有机物吸附回收工程中的应用
Ｉ
张青云
（北京绿创环保集团，北京１ ０２２００）
摘要：介绍了活性碳纤维的优点、活性炭吸脱附原理以及实际中应注意的事项，以应用活性碳纤维治
理三氯乙烯尾气工程为例，分析了活性碳纤维的工程应用情况。
关键词：吸附法；活性碳纤维；有机物；吸附回收；工程应用
中图分类号：Ｘ７０１ 文献标志码：Ａ 文章编号：１００６－５３７７（２０１１）１卜００５０—０３
Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆＡｃｔｉｖａｔｅｄ Ｃａｒｂｏｎ Ｆｉｂｅｒ ｉｎ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｍａｔｔｅｒ Ａｂｓｏｒｐｔｉｏｎ ａｎｄ Ｒｅｃｙｃｌｉｎｇ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ
ＺＨＡＮＧ Ｑｉｎｇ—ｙｕｎ
引言
吸附法主要用于低浓度气态污染物的脱出或回收。
在对有机物吸附净化时，主要以活性炭或浸渍活性炭
为吸附剂。近年来，随着材料科学、环境科学的不断
发展，出现了以活性碳纤维（ＡＣＦ）为代表的新型吸附
剂。在环保领域，活性碳纤维以其优良的性能已获得了 越来越多的青睐。但如何在工程中准确应用活性碳纤维
进行有机物的吸附回收仍欠缺足够的经验。本文通过对
于活性碳纤维优点、活性炭吸脱附原理以及实际中应注
意事项的说明，对活性碳纤维工程应用情况进行了详细
介绍。
１活性碳纤维简介
活性碳纤维是以粘胶基纤维、聚丙烯基、沥青基纤
维为原料，经高温碳化活化工艺处理制成的新型吸附
材料。
１．１活性碳纤维的优点 （１）吸附速度快，吸附量大
活性碳纤维的众多优点，均起源于它的高比表面积
中国环保产业２０１ｌ＿１ｌ 产生的优异的吸附．性能。日本学者金子克美提出，由于
孑Ｌ壁势场的叠加效应，当孔径是吸附质分子直径的２倍
时，较容易发生吸 。活性炭等多孑Ｌ材料，吸附主要发
生在内部的微孔部分，大孔和中孔主要起传递作用。相
比之下，常规活性碳纤维是表面性单分散微孑Ｌ材料，因
而在比表面积相同时，能够产生吸附作用的面积更大，
因而吸附量更大，吸附效果更佳。
（２）吸附、脱附行程短、速度快 粒状活性炭直径较大，孑Ｌ径分布较宽，相比之下，
碳纤维材料介绍
1
碳纤维材料介绍
碳纤维是一种含碳量在95%以上的高强度、高模量纤维的新型纤维材料。由片状石墨微晶等有机纤维沿纤维轴向方向堆砌而成，经碳化及石墨化处理而得到的微晶石墨材料。 碳纤维是一种力学性能优异的新材料，它的比重不到钢的1/4，碳纤维复合材料抗拉强度一般都在3500Mpa以上，是钢的7-9倍，抗拉弹性模量为 23000-43000Mpa，也高于钢。
碳纤维复合材料可用作汽车车身、底盘、传动轴、轮毂、板簧、构架和刹车片等制件。目前钢铁材料约占车体重量的3/4，如果汽车的钢材部件全部由碳纤维复合材料置换，车体重量可减轻300kg，燃油效率提高36%，二氧化碳排放量可削减17%。
一、碳纤维的优点
1、比强度高，是最佳的轻质高强车体材料。
2、轴向强度、模量高，无蠕变，制作传动轴。
3、正面碰撞时成无数细小碎片，吸收大量的撞击能（是钢结构4倍）安全性高。
4、兼备纺织纤维的柔软，可加工性强。
5、有机溶剂、酸、碱中不溶不胀，耐蚀性好，寿命长，维修费用低。
6、冷热膨胀系数小，极端气候条件下尺寸稳定性高。 2
7、活性碳纤维超级电容器可提高能量密度，又可降低成本适用于电动车制动。
8、复合材料容易成型，制得满足空气动力学原理及美观需求的外形曲面。
9、表皮光滑美观，制造车身，可以省去高成本、繁琐的涂装工艺。
10、将不同零件一体成型，便于汽车结构的模块化、整体化制造。
碳纤维在汽车的应用实现了轻量化和刚性需求，达到节能减排、降低油耗的目的，碳纤维材料可以作为未来汽车的主流材料。
二、碳纤维的弊端
1、工艺复杂，主要采用热压罐,真空导入等传统工艺，这种工艺生产效率低、生产周期长、产品造价高，无法满足汽车大批量规模化生产要求。
2、成本相对高昂，碳纤维材料的价格是金属材料的数倍，制约了其在汽车领域的应用与发展。
3、设计人才缺乏，且由于该技术之前较少在国内应用，所以从事过碳纤维量产部件设计的人才非常稀缺。
笼式活性炭纤维溶剂回收装置的现状与改进
１３２ 广东化 工 ＷＷＷ．ｇｄｃｈｅｍ．ｃｏｍ ２００７年第ｌＯ期 第３４卷总第１７４期
笼式活性炭纤维溶剂回收装置的现状与改进
陆书明 ，杨苏川
（１．南通醋酸纤维有限公司，江苏南通２２６００８；２．江苏苏通碳纤维有限公司，江苏南通２２６０００）
［摘要】本文介绍了笼式活性炭纤维溶剂回收装置的现状和改进，提出溶剂回收用活性炭纤维吸附材料细旦化和低
气阻的研发方向，以及笼式溶剂回收装置应用中活性炭纤维笼的机械式装填技术及其装置开发，通过溶剂回收工艺设计 中气流流向优化和改变活性炭纤维笼结构，实现防止活性炭纤维笼积水的目的。
［关键词】溶剂回收；装置；活性炭纤维；吸附
Ｔｈｅ Ｓｔａｔｕｓ ａｎｄ Ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ ｏｎ ＡＣＦ Ｂａｓｋｅｔ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ｆｏｒ Ｓｏｌｖｅｎｔ Ｒｅｃｏｖｅｒｙ
Ｌｕ Ｓｈｕｍｉｎｇ ，Ｙａｎｇ Ｓｕｃｈｕａｎ （１．Ｎａｎｔｏｎｇ Ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ Ｆｉｂｅｒ Ｃｏ．，Ｌｔｄ，Ｎａｎｔｏｎｇ ２２６００８；２．Ｓｕｔｏｎｇ ＡＣＦ Ｃｏ．，Ｌｔｄ，Ｎａｎｔｏｎｇ ２２６０００，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ ｓｔａｔｕｓ ａｎｄ ｉｍｐｒｏｖｅｍｅｎｔ ｏｆ ＡＣＦ ｂａｓｋｅｔ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ｆｏｒ ｓｏｌｖｅｎｔ ｒｅｃｏｖｅｒｙ ｗｅｒｅ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ．Ｔｈｅ ｆｉｎｅ ｄｅｎｉｅｒ ａｎｄ ｌｏｗ ｇａｓ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｒｅｓｅａｒｃｈ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ＡＣＦ ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ ｍａｔｅｒｉａｌ ｆｏｒ ｓｏｌｖｅｎｔ ｒｅｃｏｖｅｒｙ ｗｅｒｅ ｐｕｔ ｆｏｒｗａｒｄ．Ｔｈｅ ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ ｆｉｌｌ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ
ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ＡＣＦ ｂａｓｋｅｔ ｉｎ ＡＣＦ ｂａｓｋｅｔ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ｆｏｒ ｓｏｌｖｅｎｔ ｒｅｃｏｖｅｒｙ．Ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ａｉｒｆｌｏｗ ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｖａｒｉａｔｉｏｎ ｏｆ ＡＣＦ ｂａｓｋｅｔ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ ｉｎ ｒｅｃｏｖｅｒｙ ｐｒｏｃｅｓｓ ｄｅｓｉｇｎａｔｉｏｎ，ｔｈｅ ｐｕｒｐｏｓｅ ｏｆ ｐｒｅｖｅｎｔｉｎｇ ｗａｔｅｒ ａｃｃｕｍｕｌａｔｉｎｇ ｉｎ ＡＣＦ ｂａｓｋｅｔ ｗａｓ
碳纤维复合材料
碳纤维复合材料
碳纤维的研究现状与发展
摘要：碳纤维主要是由碳元素组成的一种特种纤维，分子结构界于石墨和金刚石之间，含碳体积分数随品种而异，一般在0.9以上。
关键词：碳纤维复合材料性能与应用
正文
一、碳纤维的性能
1.1分类
根据原丝类型分类可分为聚丙烯腈（PAN）基、沥青基和粘胶基3种碳纤维，将原丝纤维加热至高温后除杂获得。目前，PAN碳纤维市场用量最大；按力学性能可分为高模量、超高模量、高强度和超高强度4种碳纤维；按用途可分为宇航级小丝束碳纤维和工业级大丝束碳纤维，其中小丝束初期以1K、3K、6K（1K为1000根长丝）为主，逐渐发展为12K和24K，大丝束为48K以上，包括60K、120K、360K和480K等。
1.2性能
碳纤维的主要性能：(1)密度小、质量轻，密度为1.5～2克/立方厘米，相当于钢密度的l/4、铝合金密度的1/2；(2)强度、弹性模量高，其强度比钢大
4-5倍，弹性回复l00%；(3)具有各向异性，热膨胀系数小，导热率随温度升高而下降，耐骤冷、急热，即使从几千度的高温突然降到常温也不会炸裂；(4)导电性好，25。C时高模量纤维为775μΩ/cm，高强度纤维为1500μΩ/cm；(5)耐高温和低温性好，在3000。C非氧化气氛下不融化、不软化，在液氮温度下依旧很柔软，也不脆化；(6)耐酸性好，对酸呈惰性，能耐浓盐酸、磷酸、硫酸等侵蚀。此外，还有耐油、抗辐射、抗放射、吸收有毒气体和使中子减速等特性。
通常，碳纤维不单独使用，而与塑料、橡胶、金属、水泥、陶瓷等制成高性能的复合材料，该复合材料也具有轻质、高强、耐高温、耐疲劳、抗腐蚀、导热、导电等优良性质，已在现代工业领域得到了广泛应用。
1.3应用领域
由于碳纤维具有高强、高模、耐高温、耐疲劳、导电、导热等特性，因此被广泛应用于土木建筑、航空航天、汽车、体育休闲用品、能源以及医疗卫生等领域。此外，碳纤维在电子通信、石油开采、基础设施等领域也有着广泛的应用，主要用于放电屏蔽材料、防静电材料、分离铀的离心机材料、电池的电极，在生化防护、除臭氧、食品等领域种也有出色的表现。碳纤维复合材料片。碳纤维复合材料片是采用常温固化的热固性树脂（通常是环氧树脂）将定向排列的碳纤维束粘结起来制成的薄片。把这种薄片按照设计要求，贴在结构物被加固的部位，充分发挥碳纤维的高拉伸模量和高拉伸强度的作用，来修补加固钢筋混凝土结构物。日本、美国、英国将该材料用于加固震后受损的钢筋混凝土桥板，增强石油平台壁及耐冲击性能的许多工程上，获得了突破性进展。碳纤维复合材料片具有轻质（比重是铁的1/4～1/5），拉伸模量比钢高10倍以上，耐腐蚀性能优异，可以手糊，工艺性好等优点。因此，碳纤维复合材料片在修补加固已劣化的钢筋混凝土结构物（约束裂纹发展、防止混凝土削落）和提高结构物耐力以及对用旧标准设计建成的钢筋混凝土结构物的补强、加固应用将越来越多。
活性炭纤维研究与应用进展_程祥珍
第21卷 第2期Vol121 No12材 料 科 学 与 工 程 学 报JournalofMaterialsScience&Engineering总第82期Apr.2003
文章编号:10042793X(2003)0220283206
收稿日期:2002208211;修订日期:2002210223作者简介:程祥珍(1977-),女,国防科技大学航天与材料工程学院博士生,现从事高性能SiC纤维研究.活性炭纤维研究与应用进展
程祥珍,肖加余,谢征芳,宋永才(国防科技大学航天与材料工程学院CFC重点实验室,湖南长沙 410073)
【摘 要】 活性炭纤维(ACF)是由有机纤维先驱体制得的一种理想的高效吸附材料。ACF以其特殊的表面化学结构和物理吸附特性广泛应用于环境保护、电子工业、化工、医疗卫生、低成本SiC纤维制备等领域。本文就ACF的结构与吸附特性、制备与应用等做了较系统的综述,并对其发展趋势做出了展望。【关键词】 活性炭纤维;制备;结构;吸附特性;应用中图分类号:TQ342+174 文献标识码:A
ResearchandApplicationProgressofActivatedCarbonFiber
CHENGXiang2zhen,XIAOJia2yu,XIEZheng2fang,SONGYong2cai(CollegeofAerospace&MaterialsEngineering,NationalUniversityofDefenseTechnology,Changsha 410073,China)
【Abstract】 Ashigheffectiveidealadsorbents,activatedcarbonfibers(ACF)arepreparedfromtheprecursorsofsomeorganicfibers.Duetothespecialsurfacestructureandadsorptionproperties,ACFarewidelyusedinthefieldssuchasenvironmentalprotection,electronicindustry,medicaltreatment,chemicalengineering,andlow2costSiCfiber.Themicrostructures,adsorptionproperties,preparationmethods,andapplicationsofactivatedcarbonfibersarebrieflyreviewed.Meanwhile,thenextresearchobjectiveisprospected.【Keywords】 activatedcarbonfiber;preparation;structure;adsorptionproperties;application
碳纤维_论文
碳纤维在航空航天中的应用
摘要: 碳纤维就是纤维状的碳，由有机纤维经碳化及石墨化处理而得到的微晶石墨材料。碳纤维的微观结构类似人造石墨，是乱层石墨结构。本文将针对碳纤维的结构、性能、制备方法及其在航空航天中的应用介绍。
引言
20世纪纳米科技取得了重大发展，而纳米材料是纳米技术的基础，碳纤维是一种比强度比钢大，比重比铝轻的材料，它在力学，电学，热学等方面有许多特殊性能，碳纤维的强度比玻璃钢的强度高；同时它还具有优异的导电、抗磁化、耐高温和耐化学侵蚀的性能，被认为是综合性能最好的先进材料，因此它在各个领域中的应用推广非常迅速。在近代工业中，特别是在航空航天中起着十分重要的作用。
1.碳纤维的概念
碳纤维就是纤维状的碳，由有机纤维经碳化及石墨化处理而得到的微晶石墨材料。它不仅具有碳材料的固有本征特性，又兼具纺织纤维的柔软可加工性，是新一代增强纤维。与传统的玻璃纤维(GF)相比，杨氏模量是其3 倍多；它与凯芙拉纤维 (KF-49)相比，不仅杨氏模量是其2倍左右，而且在有机溶剂、酸、碱中不溶不胀，耐蚀性出类拔萃。有学者在1981年将PAN基CF浸泡在强碱NaOH溶液中，时间已过去30多年，它至今仍保持纤维形态。
2.碳纤维的结构
碳纤维的结构决定于原丝结构和炭化工艺。对有机纤维进行预氧化、炭化等工艺处理，除去有机纤维中碳以外的元素，形成聚合多环芳香族平面结构。在碳纤维形成过程中，随着原丝的不同，质量损失可达10~80％，形成了各种微小的缺陷。但无论用哪种材料，高模量的碳纤维中的碳分子平面总是沿纤维轴平行的取向。用x一射线、电子衍射和电子显微镜研究发现，真实的碳纤维结构并不是理想的石墨点阵结构。碳纤维呈现乱层石墨结构。在乱层石墨结构中，石墨层片仍是最基本结构单元，一般由数张到数十张层片组成石墨微晶，这是碳纤维的二级结构单元。层片之间的距离叫面间距d，由石墨微晶再组成原纤维，其直径为50nm左右，长度为数百nm，这是纤维的三级结构单元。最后由原纤维组成碳纤维的单丝，直径一般为6—8μm。原纤维并不笔直，而是呈弯曲、裙皱、彼此交叉的许多条带组成的结构。在这些条带的结构中，存在着针形孔隙，其宽度为1.6—1.8nm，长度可达几十nm。在碳纤维结构中的石墨微晶与纤维轴构成一定的夹角，称为取向角，这个角的大小影响纤维模量的高低。如聚丙烯脯基碳纤维的d为0.337nm，取向角为8°。 碳纤维结构是高倍拉伸的、沿轴向择优取向的原纤维和空穴构成的高度有序织态结构。影响碳纤维强度的重要因素是纤维中的缺陷。碳纤维中的缺陷主要来自两方面，一方面是原丝带来的缺陷，另一方面是炭化过程中产生的缺陷。原丝带来的缺陷在炭化过程中可能消失小部分，而大部分将保留下来，变成碳纤维的缺陷。同时，在炭化过程中，由于大量的元素以及各种气体的形成逸出，使纤维表面和内部形成空穴和缺陷。
活性炭纤维的性能及其在环境卫生中的应用
文章编号:1006-446X(2003)04-0026-06
活性炭纤维的性能及其在环境卫生中的应用
马海燕1 倪吾钟2(11杭州师范学院医学院,浙江 杭州 310012;21浙江大学环境与资源学院,浙江 杭州 310029)
摘 要:简要介绍了新型功能材料———活性炭纤维的种类、制备和改性方法,通过与传统的颗粒状活性炭的比较,阐明了活性炭纤维的独特性能;综述了活性炭纤维在环境卫生方面的应用。关键词:活性炭纤维;吸附;空气净化;劳动防护;环境卫生中图分类号:TQ42411 文献标识码:A活性炭纤维(activatedcarbonfiber,简称ACF)是继粉末状、颗粒状活性炭之后发展起来的一种具有独特吸附功能的新型碳材料。20世纪60年代初在高性能碳纤维基础上,研制出了活性炭纤维;20世纪70年代,活性炭纤维逐渐开始工业化生产;活性炭纤维除了具有优良的吸附性能外,还可根据需要制成毡、布、纸等各种型材,适应于多种用途。[3,26,35]目前,活性炭纤维已广泛应用于化学工业、环境保护、辐射防护、电子工业、医用工业、食品卫生等领域,且越来越受人们的关注。[4,7,8,19,36,44]本文就活性炭纤维的种类、制备方法、结构特征、性能优化及其在环境卫生中的应用现状和前景作一概述。1 活性炭纤维的种类、制备、组成和结构特征111 活性炭纤维的种类根据原料纤维种类的不同,ACF可分为黏胶基活性炭纤维(VACF)、聚丙烯腈基活性炭纤维(PAN-ACF)、沥青基活性炭纤维(FACF)、酚醛基活性炭纤维(PACF)、聚乙烯醇基活性炭纤维、天然纤维基活性炭纤维(如剑麻基活性炭纤维)和木质素基活性炭纤维(焦木素)等主要类型。[26,44]日本是ACF第一生产大国,美国、俄罗斯等国家的活性炭纤维工业也有相当大的规模,我国的活性炭纤维工业起步较晚,生产规范还十分有限。[4,26]112 活性炭纤维的制备虽然原料纤维种类不同,制备活性炭纤维的具体条件各不相同,但其基本工艺流程均包括预处理、碳化和活化三个主要环节(图1)。[9,31]预处理主要包括电解质溶液浸渍和预氧化等,在用天然纤维为原料制备活性炭纤维时,还需除杂。[28]碳化温度一般控制在
T1000 级碳纤维及其复合材料研究与应用进展
摘要
本文介绍了 T1000 级碳纤维的发展历程，综述了 T1000 级碳纤维及其复合材料的研究及应用情况，指出了国产 T1000 级碳纤维应用研究需要关注的问题。
1 引言
碳纤维是一种碳元素组成占总质量 90％以上，具有高强度、高模量、耐高温等优点的纤维材料。最早可追溯至 18 世纪的爱迪生和斯旺，1959年日本首先发明了聚丙烯腈（PAN）基碳纤维，而当下碳纤维的核心技术和产能被日本、美国以及一些欧洲发达国家和地区掌控。
T1000 级碳纤维作为碳纤维中的高端产品，在航空航天领域有着极大的用途。高性能碳纤维的研究可以改善固体火箭发动机消极质量、提升载药量、提高质量比，对于先进武器的发展研究以及航天探索有重大意义。目前国外已经大量使用T1000 级碳纤维的缠绕容器和固体火箭发动机壳体，因此开展国产T1000级碳纤维及其复合材料的应用研究迫在眉睫。
碳纤维的制备包括物理、化学、材料科学等多个领域的内容，总体分为纺丝原液的聚合、聚丙烯腈原丝的纺制、预氧化和碳化三个步骤，有众多因素需要调控。根据缺陷理论和最弱连接理论，制备过程中产生的缺陷是影响碳纤维性能的主要因素，为保证碳纤维的性能，需要对每个工艺流程中工艺参数精准调控，由于加工过程中的各参数之间相互作用十分复杂，且目前一些工艺流程中的实际形成和演变机理不明，也使得高性能碳纤维，尤其是 T1000 级碳纤维的研制有很大困难。
T1000 级碳纤维的研究主要包括碳纤维本身性能的研究、碳纤维复合材料的改性研究、碳纤维复合材料使用性能的研究几个方面。由于 T1000 级碳纤维本身的高性能、价格昂贵等原因，且国产 T1000 级碳纤维还没有正式投入应用的报道，在实际应用方面主要介绍国外 T1000 级碳纤维在航空航天以及其他领域的应用情况。
2 T1000 级碳纤维性能研究现状
1962 年正式开展 PAN 基碳纤维的研制，1986 年研制出 T1000G 碳纤维。2014 年 3 月，通过碳化精细控制技术在纳米层级内控制纤维结构，成功研发出