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第一章 碳纤维发展概况 1

1.1 引言 1

1.2 发展简史及生产概况 2

1.2.1 聚丙烯腈基碳纤维 2

1.2.2 沥青基碳纤维 5

1.3 产品性能的提高 6

1.4 中间基材的发展 9

1.4.1 单向预浸品 10

1.4.2 织物 11

1.4.3 CFSMC和CFRTP 13

1.4.4 热塑性树脂用中间基材 14

1.5 应用领域的拓宽 15

1.5.1 碳纤维增强塑料 16

1.5.2 碳纤维增强水泥 19

1.5.3 碳纤维增强炭 19

1.5.4 密封和隔热材料 20

参考文献 21

第二章 聚丙烯腈基碳纤维 23

2.1 结构与性能 23

2.1.1 拉伸强度 23

2.1.2 杨氏模量 27

2.1.3 强度与模量 30

2.1.4 断裂伸长 31

2.2 高性能原丝 32

2.2.1 高纯度 32

2.2.2 高强度和高取向度 34

2.2.3 细旦化 35

2.2.4 粘连与开纤 36

2.3 预氧化技术及设备 38

2.3.1 预氧化设备 39

2.3.2 预氧化工艺参数 46

2.3.3 预氧化程度及其测试方法 48

2.4.1 炭化和石墨化设备 53

2.4 炭化技术与设备 53

2.4.2 炭化和石墨化工艺 57

参考文献 60

第三章 沥青基碳纤维 62

3.1 沥青原料的准备 62

3.1.1 各种沥青原料的组成及特性 62

3.1.2 沥青类有机物的液相炭化 65

3.1.3 原料沥青的精制 69

3.1.4 通用级沥青碳纤维原料的调制 71

3.1.5 高性能沥青碳纤维原料的调制 72

3.2.1 长、短丝的熔纺 76

3.2 沥青纤维的形成 76

3.2.2 形成连续长丝时工艺参数的影响 77

3.2.3 物料的脱泡和整流 81

3.2.4 纺丝组件和喷丝板结构 82

3.2.5 沥青纤维的集束和卷绕 86

3.3 沥青纤维的不熔化处理 88

3.4 不熔化纤维的炭化和石墨化 91

参考文献 93

第四章 气相生长碳纤维 96

4.1 发展概况 96

4.2 生长机理 97

4.3 制造方法 99

4.3.1 基板法 99

4.3.2 流动法 100

4.4 纤维的特性 104

4.4.1 可石墨化性 104

4.4.2 力学性能 106

4.4.3 反应性 107

4.4.4 导电和传热性 107

4.5 应用前景 108

参考文献 111

5.1 表面形态与孔结构 113

第五章 活性碳纤维 113

5.2 活化工艺与设备 116

5.2.1 活化机理与活化工艺 116

5.2.2 活化设备 118

5.3 各种原料基活性碳纤维 119

5.3.1 粘胶基活性碳纤维 119

5.3.2 聚丙烯腈基活性碳纤维 122

5.3.3 沥青基活性碳纤维 126

5.3.4 酚醛基活性碳纤维 129

5.3.5 聚乙烯醇基活性碳纤维 131

5.4.1 回收溶剂及有机化合物 133

5.4 应用 133

5.4.2 空气的净化与除湿 138

5.4.3 水的净化 142

5.4.4 在电子工业方面的应用 143

5.4.5 其它方面的应用 145

参考文献 148

第六章 碳纤维的表面处理 150

6.1 碳纤维的表面结构与性能 150

6.1.1 表面粗糙度 150

6.1.2 表面微晶 151

6.1.3 表面积和活性表面积 152

6.1.4 表面官能团 153

6.1.5 表面能 156

6.2 碳纤维的表面处理方法 157

6.2.1 臭氧氧化法 158

6.2.2 阳极电解氧化 160

6.2.3 等离子氧化处理 164

6.2.4 液相氧化 165

6.2.5 电聚合 165

6.2.6 其它表面处理方法 166

6.3 表面处理与层间剪切强度 169

6.3.1 界面和界面接合 169

6.3.2 表面处理与层间剪切强度 169

6.3.3 用SEM观察剪切断裂形貌 172

6.3.4 层间剪切强度的测试方法 173

参考文献 174

第七章 碳纤维增强复合材料 175

7.1 碳纤维增强树脂基复合材料 175

7.1.1 碳纤维增强热固性树脂复合材料 175

7.1.2 碳纤维增强热塑性树脂复合材料 192

7.2 C/C复合材料 200

7.2.1 制造工艺 200

7.2.2 C/C复合材料的性能 209

7.3 碳纤维增强金属基复合材料（CFRM） 213

7.3.1 CFRM的制造方法 213

7.3.2 主要性能 218

7.4 碳纤维增强陶瓷复合材料（CFRC） 219

7.4.1 陶瓷的增强 219

7.4.2 CFRC的制造方法 221

7.4.3 主要性能 222

7.4.4 碳纤维增强水泥复合材料 223

7.5 碳纤维增强橡胶复合材料 224

参考文献 227

第八章 几种专用碳纤维材料 229

8.1 碳纤维盘根（填料） 229

8.1.1 密封作用及密封材料 229

8.1.2 制造方法 230

8.1.3 主要性能 234

8.1.4 应用 240

8.2 预氧化纤维及其耐燃织物 244

8.2.1 燃烧与阻燃 244

8.2.2 耐燃织物的制造方法及后处理工艺 245

8.2.3 耐燃织物的性能及其用途 249

8.2.4 预氧丝毡 250

8.3 医用器械及生物材料 251

8.3.1 医用器械 251

8.3.2 生物材料 254

8.4 在文体运动器材方面的应用 257

8.4.1 钓竿 259

8.4.2 网球拍 261

8.4.3 高尔夫球棒与棒头 263

8.4.4 羽毛球拍 265

8.4.5 其它 267

参考文献 269

第九章 碳纤维复合材料在高新技术领域中的应用 271

9.1 航天、火箭与导弹 271

9.1.1 航天飞机 271

9.1.2 火箭与导弹 272

9.1.3 人造卫星 273

9.1.4 太阳能卫星发电站（SPS） 275

9.1.5 太空望远镜 277

9.2 航空工业 277

9.2.1 军用飞机 278

9.2.2 民航客机 279

9.2.3 其它 280

9.3 其它 283

9.3.1 超导纤维 283

9.3.2 核燃料加工设备 285

9.3.3 其它 286

参考文献 286

10.1 电磁屏蔽材料 288

第十章 碳纤维复合材料的一般应用 288

10.1.1 屏蔽原理 289

10.1.2 碳纤维屏蔽材料的制法及其性能 290

10.1.3 电磁屏蔽材料的应用 294

10.2 电极材料 295

10.2.1 燃料电池及其它电池电极 295

10.2.2 铅酸蓄电池 298

10.3 面状发热体和高温隔热材料 299

10.3.1 面状发热体 299

10.3.2 高温隔热材料 300

10.4.1 汽车工业 303

10.4 交通运输 303

10.4.2 船舶 305

10.5 碳纤维绳索及建筑材料 306

10.5.1 碳纤维绳索 306

10.5.2 建筑材料 309

10.6 音响器材 310

10.7 其它 313

10.7.1 机械及工具 313

10.7.2 化学工业 314

10.7.3 防静电材料 315

10.7.4 其它 316

参考文献 319