一、MPCF简介
中间相沥青基碳纤维(MPCF)是一种含碳量大于99%的高性能碳纤维。原料中间相沥青来源于石油、煤焦油、萘和木质素,经纺丝、不熔化、碳化、石墨化工艺制备而成。
MPCF具有超高模量、超高热导率、低膨胀系数的优异特性。
二、MPCF应用实例
MPCF主要应用在航空航天、工业制造、运动休闲,电子科技等四大领域。根据不同的特性,满足不同的需求。
三、MPCF研制现状
美国氢特公司,年产吨(石油系);日本三菱年产吨(煤系);日本石墨纤维公司年产吨(煤系)。其中石油系易制得高导热碳纤维,煤系易制得高模量碳纤维。
中间相沥青,以通用级沥青(光学各向同性)为原料具体流程如下:
从上图流程可以看出:原料没有具体说明,应该是以石油渣油作为原料,加氢处理改善分子结构,降低粘度,提高中间相收率;减压蒸馏主要是为了轻相重相分离,取轻相继续处理,灰分和其他杂质留在重相当中;组分调配改善粘度,使分子量更集中,提高收率,提高中间相含量;加压聚合进行脱氢断键聚合反应形成中间相;减压处理去除反应过程中轻组分,为下一步纺丝做准备,轻组分多在熔融纺丝时拉丝容易断,不能形成连续纺丝。与煤系中间相沥青相比,密度低,中间相含量高,QI低,说明加氢处理、减压蒸馏、和组分调制作用明显,由此得到的分子量分布集中且与煤系相比分子量低,中间相呈流体状易于纺丝。纺丝:实现孔连续纺丝,并可制备1K,2K,3K,6K原丝,连续长度0米以上,年产能5吨。连续预氧化-碳化-石墨化:单批次40kg,连续长度m以上,年产能1.5吨。
四、MPCF发展趋势
1、国外趋势:现有生产单位扩大产能,下游应用开发相关的产品,扩大应用领域;保密度提高。
2、国内趋势:研究热度增加;产品性能提升迅速;需求数量增加,降低成本势在必行;与石油化工企业深度合作;加强研发应用;主要应用领域开扩。
五、总结与展望
1、中间相沥青小试工艺基本成熟;
2、打通了从原料到碳纤维的生产工艺流程;
3、市场需求增加,低成本、高性能势在必行;
4、上下游协作,共同合作研发,加快工业化进程
文章来源:小王说炭材
原标题:《中间相沥青基碳纤维研制现状及发展趋势》