碳毡:炭毡

炭毡    (carbon felt)

是由炭纤维组成的毡状炭质材料。随所用原料不同，分为聚丙烯腈基炭毡和黏胶基炭毡两种。(见彩图插页第21页)

(1)黏胶基炭毡。①将黏胶纤维长丝束切成7～10cm长的短纤维，经梳毛机梳毛、平整、用针刺植绒机针刺成厚l0～30mm的黏胶基原毡。②将黏胶基原毡在高温炉中用惰性气体作保护气氛或抽真空，以15～100℃/h升温速率由室温升至1000℃即得。

(2)聚丙烯腈基炭毡。其生产方法有两种：①将聚丙烯腈长丝束切成6～8cm长的短纤维，按黏胶基炭毡生产的第一种方法制成聚丙烯腈基原毡，然后在空气或含氧的气氛中在180～240℃范围内经24～48h的氧化处理，白色的原毡变为黑色预氧化毡，此过程称为预氧化。接着按黏胶基炭毡生产的第二种方法进行炭化处理，炭化速率为30～300℃/h，由室温升至l000℃，再冷却到室温即成。②将聚丙烯腈长丝束经180～240℃预氧化处理成预氧化长丝束，然后把预氧化聚丙烯腈纤维切成7～10cm长的短纤维，并加入一定量的油剂，经梳毡、平整，用针刺植绒机制成厚10～30mm的平板预氧化毡或整体预氧化毡，再按上述炭化处理后冷却到室温即成。

炭毡分平板型和整体型两种，常用规格见表1。

表1    炭毡规格

炭毡形态聚丙烯脯基炭毡黏胶基炭毡

炭毡形态	聚丙烯脯基炭毡	黏胶基炭毡
平板炭毡
长/mm	≥l500	≥1500
宽/mm	l00～1500	700～l500
厚/mm	5～15	4～8
整体炭毡 长/mm×宽/mm×厚/mm	400×400×220
450×450×200
500×500×180
600×600×250
700×700×300

炭毡性能和应用见表2。

表2    碳毡的性能

项目	聚丙烯腈基 平板炭毡	黏胶基 平板炭毡	聚丙烯腈基 整体炭毡
体积密度 /g·cm-3	0.O9～O.15	0.05～0.09	≥0.15
含碳量/％	≥90	≥90	≥90
灰分/％	0.8～1.0	1.3～1.6	≤2
强力/N(⊥) (试样50mm×200mm)(∥)	70～80 200～250	10～15 30～150	≥49.05
热导率/W·(m·K)-l	0.104(460℃)	0.03(52℃)	<0.12
氧化失重/％(空气、40h)	0.01～O.02 (450℃)		24.8 (500℃)
拉伸强度/MPa			X-Y向：≥0.2 Z向：≥0.015

炭毡具有一般块状炭素材料的耐高温、耐腐蚀、不熔融等特性，又有纤维状炭的体积密度小、柔软、有弹性、可折叠、剪裁、可用炭纱缝合等性能。炭毡现在主要作为真空或在非氧化气氛的高温炉(如高温炭管炉)、高温感应炉和真空镀膜炉等作高温绝热材料。利用它对熔融的金属，陶瓷和玻璃的非浸润性，可作为这些熔融状材料的表面覆盖物，减少热的散失。构成炭毡的纤维直径<10μm，所以它又是很好的催化剂载体。用炭毡作增强骨架制成的炭一炭复合材料，在宇航工业中，可作鼻锥、喷管喉衬等耐烧蚀耐冲刷材料。炭毡经活化处理制成的活性炭毡比之颗粒活性炭有使用方便、污染小等优点。