碳纤维具有导电性。
碳纤维按纤维数量不同可分为小丝束和大丝束,一般将丝束数量小于24K的碳纤维称为小丝束,24K以上的为大丝束,没有绝对的标准。1K就相当于一束碳纤维中有1000根丝。
碳纤维性质:
比重轻,密度是钢的 1/4,是铝合金的 1/2 。
强度高,抗拉强度在 3500 MPa 以上,比强度为钢的10 倍。
模量高,弹性模量在 230 GPa 以上。
耐超高温,在非氧化气氛条件下,可在 2000℃时使用。
耐低温,在-180℃低温下,碳纤维依旧具有弹性。
耐酸、耐油、耐腐蚀、耐久性强。
热膨胀系数小,导热系数大,耐急冷急热,即使从 3000℃的高温突然降到室温也不会炸裂。
耐磨性好。
导电性能良好。目前优质碳纤维材料都是用在航天、航空等高端领域。
碳纤维国际市场:
国际市场上:日本处于绝对优势,三大巨头分别是东丽、东邦和三菱,2020年三家在丙烯腈基碳纤维(碳纤维主要品种)全球销量市占率达50%以上。
小丝束市场:东丽、东邦和三菱占据全球名义产能的70%以上,美国的赫氏与氰特2020年销量市占率达到12%。
大丝束市场:东丽收购美国Zoltek后成为全球大丝束碳纤维的领头羊。德国SGL公司紧随其后,2020年的销量全球市占率达到23%。
碳纤维自身是导电的,如果用绝缘的环氧树脂浸透,导电能力就很差了。导电能力取决于碳纤维相互之间能否接触,形成导电通路。导电碳纤维是一种高导电性材料,其综合性能优异,具有很多其它材料无可比拟的优点,除具有高导电性能之外,其还具有耐腐蚀、耐磨、耐高温、强度高、质轻等特点,应用非常广泛。在涂料中,我们主要是利用其高导电性,从而制成各种性能的导电涂料和抗静电涂料,并且可显著增强涂料的机械性能和耐腐蚀性能,一般3mm左右的规格在涂料中较为适宜。
由于导电碳纤维的高导电性,其在涂料中的添加量非常小,以导电碳纤维为例,经过测试,当在无溶剂环氧地坪涂料中的添加量为4‰时,所得涂层的表面电阻可达到104Ω,当然无溶剂导(抗)静电自流平的表面电阻还受底下导电层的影响,依据导电层的导电性不同,最终的面涂所测得的表面电阻亦会不同。通过调节导电碳纤维的添加量,可制得不同电阻的导(抗)静电涂料。添加量越大,涂料的导电性越高,但当达到一定量时,电阻基本不再变化,也就是达到最大的导电性。另外,关于导电碳纤维的长度,也是很多涂料工程师关心的问题,究竟选用多长的碳纤维合适?依据导电碳纤维的导电机理,应该是越长越容易形成导电通路,导电性越好,但在实际使用过程中,还得综合考虑。虽然越长导电性越好,但同时越长其在涂料中的分散性就越差,越难分散。在实际使用中,以3mm长度较为适宜。
要使导电碳纤维发挥好的作用,其在涂料中的分散尤为关键。必须依体系的不同,选用合适的分散助剂,只有分散好了,才能做出导电性能均一、稳定的涂料。很多公司做出的涂料导电性不稳定,问题往往出现在工艺流程的控制上,或只是简单的添加,并没有发挥出导电材料本身的优异性能。
另外,通过与其它导电性添加材料的成本比较,发现用导电碳纤维制成的导(抗)静电涂料成本显著降低,导电添加材料一项,成本仅为原来的20%左右。