一、MPCF簡介
中間相瀝青基碳纖維(MPCF)是一種含碳量大于99%的高性能碳纖維。原料中間相瀝青來源于石油、煤焦油、萘和木質素,經紡絲、不熔化、碳化、石墨化工藝制備而成。
MPCF具有超高模量、超高熱導率、低膨脹系數的優異特性。
二、MPCF應用實例
MPCF主要應用在航空航天、工業制造、運動休閑,電子科技等四大領域。根據不同的特性,滿足不同的需求。
三、MPCF研制現狀
美國氫特公司,年產230噸(石油系);日本三菱年產1000噸(煤系);日本石墨纖維公司年產180噸(煤系)。其中石油系易制得高導熱碳纖維,煤系易制得高模量碳纖維。
原料沒有具體說明,應該是以石油渣油作為原料,加氫處理改善分子結構,降低粘度,提高中間相收率;減壓蒸餾主要是為了輕相重相分離,取輕相繼續處理,灰分和其他雜質留在重相當中;組分調配改善粘度,使分子量更集中,提高收率,提高中間相含量;加壓聚合進行脫氫斷鍵聚合反應形成中間相;減壓處理去除反應過程中輕組分,為下一步紡絲做準備,輕組分多在熔融紡絲時拉絲容易斷,不能形成連續紡絲。
與煤系中間相瀝青相比,密度低,中間相含量高,QI低,說明加氫處理、減壓蒸餾、和組分調制作用明顯,由此得到的分子量分布集中且與煤系相比分子量低,中間相呈流體狀易于紡絲。紡絲:實現500孔連續紡絲,并可制備1K,2K,3K,6K原絲,連續長度5000米以上,年產能5噸。連續預氧化-碳化-石墨化:單批次40kg,連續長度500m以上,年產能1.5噸。
四、MPCF發展趨勢
1、國外趨勢:現有生產單位擴大產能,下游應用開發相關的產品,擴大應用領域;保密度提高。
2、國內趨勢:研究熱度增加;產品性能提升迅速;需求數量增加,降低成本勢在必行;與石油化工企業深度合作;加強研發應用;主要應用領域開擴。
五、總結與展望
1、中間相瀝青小試工藝基本成熟;
2、打通了從原料到碳纖維的生產工藝流程;
3、市場需求增加,低成本、高性能勢在必行;
4、上下游協作,共同合作研發,加快工業化進程