氰酸酯樹脂碳纖維

『壹』 氰酸酯樹脂的特性

氰酸酯樹脂CE的重均復分子量為2000，常溫下制呈固態或者半固態，也有某些品種為液體；可以在50~60℃溫度范圍內軟化。
氰酸酯CE可溶於常見溶劑，如丙酮、丁酮、氯仿、四氫呋喃等，會被25%的氨水、4%的氫氧化鈉溶液、50%硝酸和濃硫酸腐蝕，但是它可以耐苯、二甲基甲醯胺、甲醛、燃料油、石油、濃醋酸、三氯醛酸、磷酸鈉濃溶液、30%的過氧水H2O2等。
氰酸酯CE具有優良的高溫力學性能，彎曲強度和拉伸強度都比雙官能團環氧樹脂高；極低的吸水率（<1.5%）；成型收縮率低，尺寸穩定性好；耐熱性好，玻璃化溫度在240~260℃，最高能達到400℃，改性後可在170℃固化；耐濕熱性、阻燃性、粘結性都很好，和玻纖、碳纖、石英纖維、晶須等增強材料的粘接性能好；電性能優異，具有極低的介電常數（2.8~3.2）和介電損耗角正切值（0.002~0.008），並且介電性能對溫度和電磁波頻率的變化都顯示特有的穩定性（即具有寬頻帶性）。
用有機錫化合物作為氰酸酯樹脂固化反應的催化劑，製得的CE固化樹脂和復合材料具有優良的性能。

『貳』 氰酸酯樹脂主要用途

氰酸酯樹脂的主要用途：

⑴氰酸酯樹脂CE是新型的電子材料和絕緣材料，是電子電器和微波通訊科技領域中重要的基礎材料之一，是理想的雷達罩用樹脂基體材料；由於具有良好的熱穩定性和耐濕熱性，極低的線膨脹系數等優點，CE樹脂成為生產高頻、高性能、優質電子印製電路板的極佳的基體材料；另外CE樹脂還是很好的晶元封裝材料。

⑵CE樹脂可用於製作軍事、航空、航天、航海領域的結構件，比如機翼、艦船殼體等，還可製成宇航中常用的泡沫夾芯結構材料。

⑶CE樹脂有良好的相容性，與環氧樹脂、不飽和聚酯等共聚可提高材料的耐熱性和力學性能，也可用來對其它樹脂改性，用做膠黏劑、塗料、復合泡沫塑料、人工介質材料等。

⑷CE的透波率極高，透明度好，是很好的透波材料。

『叄』 異氰酸酯改性環氧樹脂的作用是什麼

環氧樹脂基體的分子結構中含有大量羥基鞥極性基團，吸濕性高，使其復合材料製品在濕熱條件下的力學性能、介電性能急劇下降。氰酸酯是一類端基帶有 － OCN 官能團的熱固性樹脂，
環氧樹脂基體的分子結構中含有大量羥基鞥極性基團，吸濕性高，使其復合材料製品在濕熱條件下的力學性能、介電性能急劇下降。氰酸酯是一類端基帶有－OCN官能團的熱固性樹脂，由於氧原子和氮原子的電負性高，具有共振結構，同時碳氮原子間的鍵能較低，易打開，使其受熱後可直接聚合或環氧樹脂等含活潑氫的化合物發生共聚反應，且賦予該樹脂優良的介電性能、良好的力學性能和耐濕熱性能。應用氰酸酯樹脂改性環氧樹脂可大大提高固化樹脂的濕熱性能，明顯提高其耐沖擊性能等。應用氰酸酯樹脂固化環氧樹脂製得的復合材料已經廣泛應用於電子、電器、航天航空等許多領域。

氰酸酯與環氧樹脂的共固化反應十分復雜，反應歷程存在爭議，但目前普遍認為其中的共固化反應機理包括：首先是氰酸酯發生自聚反應形成三嗪環，環氧基與氰酸酯基共聚形成惡唑烷啉，然後三嗪環與剩餘的環氧基反應形成異氰脲酸酯，異氰脲酸酯還可進一步與環氧基反應生成惡唑烷酮，同時惡唑烷啉是反映中間體，在高溫下全部異構化為惡唑烷酮，因此最終固化物網路主要包括三嗪環、異氰脲酸酯和惡唑烷酮等五元、六元環。

氰酸酯與環氧樹脂間的共固化反應是在一定條件下進行的，因此影響最終產物結構和性能的因素也很多。氰酸酯固化環氧樹脂可在無催化劑的條件下完全固化，也可在催化劑存在下固化。無催化劑時反應較慢，故催化劑能明顯促進固化反應，降低固化溫度，縮短固化時間，所以氰酸酯改性環氧樹脂反應中一般多使用催化劑。催化劑有多種，如有機金屬鹽、酸鹼復合體系、咪唑類等，催化劑的加入一般對共固化反應機理影響很大，但最終產物組成存在著一定的差異，這可能是在氰酸酯固化環氧樹脂的過程中存在各種反應，而催化劑對各種反應的促進作用不同。從而改變了生成物的組成，影響樹脂固化物的力學性能及其熱穩定性。因此了解催化劑的催化活性和反應產物的影響，對生產實踐具有重要意義

『肆』 碳纖維的制備方式

工業化生產碳纖維按原料路線可分為聚丙烯腈（PAN）基碳纖維、瀝青基碳纖維和粘膠基碳纖維三大類，但主要生產前兩種碳纖維。由粘膠纖維製取高力學性能的碳纖維必須經高溫拉伸石墨化，碳化收率低，技術難度大，設備復雜，原料豐富碳化收率高，但因原料調制復雜、產品性能較低，亦未得到大規模發展；由聚丙烯腈纖維原絲製得的高性能碳纖維，其生產工藝較其他方法簡單，產量約佔全球碳纖維總產量的90%以上。 碳纖維可分別用聚丙烯腈纖維、瀝青纖維、粘膠絲或酚醛纖維經碳化製得。應用較普遍的碳纖維主要是聚丙烯腈碳纖維和瀝青碳纖維。碳纖維的製造包括纖維紡絲、熱穩定化（預氧化）、碳化、石墨化等4個過程。其間伴隨的化學變化包括，脫氫、環化、預氧化、氧化及脫氧等。
從粘膠纖維製取高力學性能的碳纖維必須經高溫拉伸石墨化，碳化收率低，技術難度大、設備復雜，產品主要為耐燒蝕材料及隔熱材料所用；由瀝青製取碳纖維，原料來源豐富，碳化收率高，但因原料調制復雜、產品性能較低，亦未得到大規模發展；由聚丙烯腈纖維原絲可製得高性能的碳纖維，其生產工藝較其它方法簡單力學性能優良，自20世紀60年代後在碳纖維工業發展良好。
聚丙烯腈基碳纖維的生產主要包括原絲生產和原絲碳化兩個過程。
原絲生產過程主要包括聚合、脫泡、計量、噴絲、牽引、水洗、上油、烘乾收絲等工序。
碳化過程主要包括放絲、預氧化、低溫碳化、高溫碳化、表面處理、上漿烘乾、收絲卷繞等工序。
PAN基碳纖維的制備
聚丙烯腈碳纖維是以聚丙烯腈纖維為原料製成的碳纖維，主要作復合材料用增強體。無論均聚或共聚的聚丙烯腈纖維都能制備出碳纖維。為了製造出高性能碳纖維並提高生產率，工業上常採用共聚聚丙烯腈纖維為原料。對原料的要求是：雜質、缺陷少；細度均勻，並越細越好；強度高，毛絲少；纖維中鏈狀分子沿纖維軸取向度越高越好，通常大於80%；熱轉化性能好。
生產中製取聚丙烯腈纖維的過程是：先由丙烯腈和其他少量第二、第三單體（丙烯酸甲醋、甲叉丁二脂等）共聚生成共聚聚丙烯腈樹脂（分子量高於 6到8萬），然後樹脂經溶劑（硫氰酸鈉、二甲基亞礬、硝酸和氯化鋅等）溶解，形成粘度適宜的紡絲液，經濕法、干法或干濕法進行紡絲，再經水洗、牽伸、乾燥和熱定型即製成聚丙烯腈纖維。若將聚丙烯腈纖維直接加熱易熔化，不能保持其原來的纖維狀態。制備碳纖維時，首先要將聚丙烯腈纖維放在空氣中或其他氧化性氣氛中進行低溫熱處理，即預氧化處理。預氧化處理是纖維碳化的預備階段。一般將纖維在空氣下加熱至約270℃，保溫0.5h到3h，聚丙烯腈纖維的顏色由白色逐漸變成黃色、棕色，最後形成黑色的預氧化纖維。是聚丙烯腈線性高分子受熱氧化後，發生氧化、熱解、交聯、環化等一系列化學反應形成耐熱梯型高分子的結果。再將預氧化纖維在氮氣中進行高溫處理1600℃的碳化處理，則纖維進一步產生交聯環化、芳構化及縮聚等反應，並脫除氫、氮、氧原子，最後形成二維碳環平面網狀結構和層片粗糙平行的亂層石墨結構的碳纖維。
由PAN原絲制備碳纖維的工藝流程如下：PAN原絲→預氧化→碳化→石墨化→表面處理→卷取→碳纖維。
第一、原絲制備，聚丙烯腈和粘膠原絲主要採用濕法紡絲製得，瀝青和酚醛原絲則採用熔體紡絲製得。制備高性能聚丙烯腈基碳纖維需採用高純度、高強度和質量均勻的聚丙烯腈原絲，制備原絲用的共聚單體為衣康酸等。制備各向異性的高性能瀝青基碳纖維需先將瀝青預處理成中間相、預中間相（苯可溶各向異性瀝青）和潛在中間相（喹啉可溶各向異性瀝青）等。作為燒蝕材料用的粘膠基碳纖維，其原絲要求不含鹼金屬離子。
第二、預氧化（聚丙烯腈纖維200到300℃）、不融化（瀝青200到400℃）或熱處理（粘膠纖維240℃），以得到耐熱和不熔的纖維，酚醛基碳纖維無此工序。
第三、碳化，其溫度為：聚丙烯腈纖維1000到1500℃，瀝青1500到1700℃，粘膠纖維400到2000℃。
第四、石墨化，聚丙烯腈纖維為2500到3000℃，瀝青2500到2800℃，粘膠纖維3000到3200℃。
第五、表面處理，進行氣相或液相氧化等，賦予纖維化學活性，以增大對樹脂的親和性。
第六、上漿處理，防止纖維損傷，提高與樹脂母體的親和性。所得纖維具有各種不同的斷面結構。 世界碳纖維產量達到每年4萬噸以上，全世界主要是日本美國德國以及韓國等少數國家掌握了碳纖維生產的核心技術，並且有規模化大生產。
當前，全球碳纖維核心技術被牢牢掌控在少數發達國家手中。一方面，以美日為首的發達國家始終保持著對中國碳纖維行業嚴格的技術封鎖；另一方面，國外碳纖維行業領先企業開始進入中國市場，中國本土碳纖維企業的壓力大增。雖然中國加大了對碳纖維行業的引導和扶持力度，但在較大的技術差距下，國產碳纖維的突圍之路仍然坎坷。 中國對碳纖維的研究開始於20世紀60年代，80年代開始研究高強型碳纖維。多年來進展緩慢，但也取得了一定成績。進入21世紀以來發展較快，安徽率先引進了500噸每年原絲、200噸每年PAN基碳纖維，使中國碳纖維工業進入了產業化。隨後一些地方相繼加入碳纖維生產行列。
從2000年開始中國碳纖維向技術多元化發展，放棄了原來的硝酸法原絲製造技術，採用以二甲基亞碸為溶劑的一步法濕法紡絲技術獲得成功。利用自主技術研製的少數國產T700碳纖維產品已經達到國際同類產品水平。隨著中國對碳纖維的需求量日益增長，碳纖維已被列為國家化纖行業重點扶持。2005年全球碳纖維市場僅為9億美元，而2013年達到100億美元，預計到2022年有望達到400億美元，碳纖維復合材料的應用也將進入全新的時代。中國碳纖維產業化採取自主開發和引進相結合的道路，到「十一五「末期基本實現了相當於日本T300的國產碳纖維規模生產線，並且有一些企業已形成了T700以上水平的百噸生產線。
2011年中國碳纖維市場規模達到6811噸，然而，受供應不足的影響，國內碳纖維市場發展相對較為緩慢，預計未來幾年，隨著供應量的提升，中國碳纖維行業的需求量也將保持著較快速度的增長。
技術的落後直接導致中國碳纖維產品質量與進口產品之間的明顯差距，也極大地限制了國產碳纖維產品在高端領域的應用。有數據顯示，中國碳纖維產品在應用上集中於低端領域，在碳纖維質量要求較高的航空航天領域的應用比例僅為3%，遠遠沒達到國際上碳纖維行業在航空航天領域應用佔比的平均水平;而在質量要求相對較低的運動休閑用品領域，碳纖維的應用比例卻高達80%左右，四倍於國際上碳纖維在運動休閑用品領域應用的平均水平。但國產碳纖維落後的技術卻制約著中國碳纖維行業健康穩健發展。
中國高性能碳纖維都依賴進口，日本的碳纖維產量更是佔全球市場份額的60%。2016年2月15日，中國突破日本管制封鎖研製出高性能碳纖維。

『伍』 碳纖維弓片好還是環氧樹脂

至於哪個好，其實也是看使用者用來干什麼。
泡沫才是減重提高效率，碳纖維主打的是抗扭。環氧樹脂弓片：具有仲羥基和環氧基，仲羥基可以與異氰酸酯反應。環氧樹脂作為多元醇直接加入聚氨酯膠黏劑含羥基的組分中，使用此方法只有羥基參加反應，環氧基未能反應。
環氧樹脂弓片主要用於塗料行業和電子行業。復合材料成型用環氧（主要應用於電子行業的印刷電路板）佔四分之一。