第1章 碳纤维的发展史 1
1.1 碳纤维的起源 1
1.2 生产碳纤维的三大原料路线 1
目录 1
1.2.1 黏胶基碳纤维 2
1.2.2 聚丙烯腈基碳纤维 3
1.2.3 沥青基碳纤维 8
1.3 碳纤维的生产与环境 8
1.4 碳纤维的应用 10
1.4.1 碳纤维和深加工制品及其应用概况 10
1.4.2 应用发展趋势 10
参考文献 12
第2章 聚丙烯腈基碳纤维 14
2.1.2 聚合 15
2.1 聚丙烯腈纤维 15
2.1.1 聚丙烯腈纤维的形态结构 15
2.1.3 纺丝 31
2.1.4 干喷湿纺 39
2.1.5 高性能PAN原丝的主要性能 58
2.2 预氧化 64
2.2.1 预氧化反应机理及其结构转化 64
2.2.2 预氧化炉及其炉体结构 69
2.2.3 预氧化工艺参数 76
2.2.4 预氧丝质量指标及分析方法 80
2.3 炭化 84
2.3.1 炭化过程 85
2.3.2 炭化设备 89
2.4 石墨化 101
2.4.1 石墨化过程 102
2.4.2 催化石墨化 103
2.4.3 石墨化工艺及设备 105
2.4.4 石墨化度的评价 110
参考文献 112
第3章 沥青基碳纤维 117
3.1 原料沥青的组成及其调制 118
3.2 中间相生成机理 119
3.2.1 液晶及沥青中间相 119
3.2.2 中间相的生成机理 120
3.2.3 中间相沥青的调制 123
3.3 沥青纤维及其碳纤维的制造方法 123
3.3.1 通用级沥青基碳纤维的制造 123
3.3.2 高性能沥青基碳纤维的制造方法 125
3.3.3 几种特殊沥青基碳纤维的制造方法 127
3.4.1 沥青基碳纤维的结构 132
3.4 沥青基碳纤维的结构与性能 132
3.4.2 沥青基碳纤维的性能 133
参考文献 135
第4章 黏胶基碳纤维 137
4.1 纤维素的结构与性能 137
4.1.1 纤维素的化学结构 137
4.1.2 纤维素的聚集态结构 138
4.2 黏胶基碳纤维的制造方法 144
4.2.1 黏胶基纤维的前处理 144
4.2.2 催化处理 144
4.3 黏胶纤维的热处理 146
4.3.1 黏胶纤维的热解过程 146
4.3.2 黏胶纤维的热解机理 148
4.4.1 炭化机理 151
4.4 黏胶基纤维的炭化 151
4.4.2 炭化设备 154
4.5 黏胶基碳纤维的石墨化 155
4.6 黏胶纤维及其扫描电镜图 156
参考文献 159
第5章 活性碳纤维 160
5.1 活性碳纤维的结构及其孔径分布 160
5.2 活性碳纤维的生产方法及其原理 161
5.2.1 炭化、活化原理 162
5.2.2 炭化、活化装置 163
5.3 制造活性碳纤维的四大原料路线 164
5.3.1 黏胶基活性碳纤维 164
5.3.2 聚丙烯腈基活性碳纤维 165
5.3.3 沥青基活性碳纤维 168
5.3.4 酚醛基活性碳纤维 169
5.4.1 高密度活性碳纤维成型品 175
5.4 特殊活性碳纤维的制造方法 175
5.4.2 中孔活性碳纤维 177
5.4.3 功能活性碳纤维 182
5.5 活性碳纤维的表面官能团及其表面吸附性能 184
5.5.1 表面官能团 184
5.5.2 吸附等温线 185
5.5.3 吸附性能的分析与表征 187
参考文献 188
第6章 气相生长碳纤维和纳米碳纤维 189
6.1 气相生长碳纤维 189
6.1.1 气相生长碳纤维的生成机理 189
6.1.2 气相生长碳纤维的制造方法 191
6.1.3 气相生长碳纤维的结构与性能 193
6.2.2 螺旋状碳纤维的制造方法 195
6.2 螺旋形碳纤维 195
6.2.1 螺旋状碳纤维的生成机理 195
6.2.3 螺旋状碳纤维的结构与性能 196
6.3 纳米碳管和纳米碳纤维 197
6.3.1 纳米碳管和纳米碳纤维的结构与性能 198
6.3.2 纳米碳管的制造 199
参考文献 200
第7章 碳纤维的表面处理及上浆 202
7.1 碳纤维的表面形态 202
7.1.1 碳纤维的表面形态结构 202
7.1.2 碳纤维的比表面积和表面粗糙度 203
7.1.3 碳纤维的表面化学结构 205
7.1.4 碳纤维表面的润湿性 206
7.2.1 阳极电解氧化 207
7.2 碳纤维的表面处理方法 207
7.2.2 臭氧氧化法 214
7.2.3 气相氧化 216
7.2.4 气液双效法 217
7.3 碳纤维表面处理的评价方法 219
7.3.1 层间剪切强度的测试方法 219
7.3.2 用扫描电镜观察断裂形貌 220
7.3.3 两相界面复合理论 223
7.4 上浆剂 228
7.4.1 通用型上浆剂 228
7.4.2 功能型上浆剂 230
参考文献 231
第8章 碳纤维的结构 233
8.1 碳的形态结构及同素异形体 233
8.2 碳的石墨结构 236
8.3 碳纤维的结构模型 247
8.3.1 条带模型 247
8.3.2 微原纤结构模型 247
8.3.3 皮芯结构 248
8.3.4 碳纤维的三维结构模型 249
8.3.5 葱皮结构 250
8.3.6 其他 250
8.4 碳纤维的孔结构 252
参考文献 253
第9章 碳纤维的性质 255
9.1 力学性质 255
9.1.1 拉伸强度的理论基础 255
9.1.2 杨氏模量及理论基础 262
9.1.3 碳纤维的力学性能 266
9.2 碳纤维的热性能 274
9.2.1 热导率 274
9.2.2 热膨胀系数 276
9.2.3 热容量 277
9.2.4 碳纤维的热氧化与热烧蚀 278
9.3 碳的电性能 279
9.4 碳的磁性能 282
9.4.1 磁化率 283
9.4.2 磁阻 284
参考文献 285
第10章 碳纤维增强树脂基复合材料 288
10.1 碳纤维增强热固性树脂基复合材料 290
10.1.1 热固性树脂 291
10.1.2 主要中间基材 299
10.1.3 成型工艺及方法 302
10.2 碳纤维增强热塑性树脂基复合材料 309
10.2.1 热塑性基体树脂 309
10.2.2 热塑性基体复合材料的成型工艺 312
10.3 混合增强复合材料 314
10.4 碳纤维增强树脂复合材料的性能 316
10.4.1 复合规则 316
10.4.2 碳纤维增强树脂基复合材料的性能 317
参考文献 323
第11章 碳／碳及其他复合材料 326
11.1 碳／碳复合材料的制造方法 326
11.1.1 预成型物 326
11.1.2 致密化工序 329
11.1.3 抗氧化技术 331
11.1.4 高纯度碳／碳复合材料的制造方法 334
11.1.5 碳／碳复合材料的性质 335
11.2 碳纤维增强金属基复合材料 338
11.2.1 碳纤维的表面涂层 338
11.2.2 碳纤维增强金属基复合材料的成型方法 342
11.3 碳纤维增强水泥复合材料 347
11.3.1 碳纤维增强水泥制品 347
11.3.2 碳纤维增强水泥复合材料的制造方法 348
11.4 碳纤维增强橡胶复合材料 352
11.4.1 碳纤维表面涂层 353
11.4.2 碳纤维增强复合材料的制造及性能 354
11.5 碳纤维增强木材复合材料 354
11.5.1 碳纤维增强木材的制造方法 355
11.5.2 碳纤维增强木材复合材料的性能 357
11.5.3 碳纤维增强木材复合材料的应用 358
11.6.2 高性能碳纤维纸 359
11.6.1 普通碳纤维纸 359
11.6 碳纤维纸 359
参考文献 360
第12章 碳纤维复合材料在高新技术领域中的应用 363
12.1 在宇宙航天及战略武器方面的应用 363
12.1.1 航天飞机 364
12.1.2 火箭与导弹 366
12.1.3 人造卫星 370
12.2 在高新技术方面的应用 372
12.2.1 正负电子对撞机配套的CFRP构件 372
12.2.2 在核聚变方面的应用 372
12.2.3 铀的分离与浓缩 372
12.3 航空领域中的应用 373
12.3.1 先进飞机与新材料 375
12.3.2 战斗机 376
12.3.3 制动刹车材料 377
参考文献 379
第13章 碳纤维复合材料在民用领域中的应用 380
13.1 汽车及交通运输领域中的应用 380
13.1.1 汽车工业 380
13.1.2 铁路交通 383
13.2 新电源 385
13.2.1 燃料电池 385
13.2.2 锂电池 386
13.2.3 双层电容器 388
13.3 在太阳能领域中的应用 390
13.3.1 航天器的太阳能电池 391
13.3.2 太阳能电池 391
13.3.5 制造半导体单晶的C/C复合材料坩埚 392
13.3.4 太阳能暖屋 392
13.3.3 太阳能光电转换装置 392
13.4 土木建筑和基础设施 394
13.4.1 建筑及住宅材料 394
13.4.2 维修加固材料 394
13.4.3 电磁屏蔽材料 395
13.5 医疗器械和医用器材 399
13.5.1 医疗器械 399
13.5.2 人体移植材料 399
1 3.5.3 医用器材 400
13.6 体育娱乐器材 402
13.6.1 钓竿 402
13.6.2 高尔夫球棒 403
13.6.3 网球拍 403
13.6.4 自行车 404
13.6.5 其他 405
13.7 碳纤维密封填料 406
13.7.1 碳纤维密封填料的制造方法 406
13.7.2 碳纤维密封环的性能 407
13.7.3 碳纤维密封环的摩擦系数 408
13.8 耐燃织物及特种服装 408
13.8.1 预氧丝布及其耐燃服装 408
13.8.2 特种织物及服装 409
13.9 环保方面的应用 411
13.10 其他方面的应用 413
13.10.1 音响器材 413
13.10.2 电热器材 415
13.10.3 长跨距架设管道 416
13.10.4 纺织机械、轻工制品 416
参考文献 417