美國Hexcel（赫氏）公司成立于1948年，主要業(yè)務(wù)包括碳纖維、復合材料和結(jié)構(gòu)部件，現(xiàn)有全職員工7000余人，在全球各地擁有24個生產(chǎn)基地，而目前Hexcel也是美國最大的碳纖維生產(chǎn)商。本文主要介紹了Hexcel公司最新款取代黏膠基碳纖維的產(chǎn)品——HexTow 85型PAN基碳纖維。

    在美國Hexcel公司2020版最新產(chǎn)品目錄中有一款產(chǎn)品獨樹一幟，與公司其他PAN基碳纖維相區(qū)別開來，該款名為HexTow® 85的碳纖維是Hexcel公司于2019年最新推出的一款碳纖維。

    作為一種連續(xù)的聚丙烯腈（PAN）基纖維，目前可提供24K規(guī)格的絲束，而且從上表中可以看出HexTow® 85碳纖維的碳含量僅為85%，比Hexcel公司第一代AS4碳纖維碳含量94%都要低。這種纖維主要用途在于：作為一種成本效益高的耐燒蝕產(chǎn)品，來取代傳統(tǒng)的黏膠基碳纖維（又稱人造絲基碳纖維），專門用于耐燒蝕領(lǐng)域。

    HexTow® 85的碳纖維擁有與傳統(tǒng)PAN基碳纖維相近的強度，而耐燒蝕性能又與黏膠基碳纖維相接近。目前由該種纖維制備的碳碳復合材料燒蝕性能正在與傳統(tǒng)黏膠基碳纖維進行對比評測中，因此關(guān)于HexTow® 85碳纖維力學性能和耐燒蝕性能尚未正式發(fā)布。

    按照公司公布的信息，HexTow®85由美國生產(chǎn)的PAN前驅(qū)體在美國制造，因此確保可靠的供應(yīng)用于美國軍事用途的燒蝕材料鏈。

    黏膠（人造絲）基碳纖維最早出現(xiàn)在19世紀90年代的美國，當時愛迪生用于白熾燈內(nèi)部的加熱燈絲時采用了人造絲。而世界上第一家真正意義上從事黏膠基碳纖維業(yè)務(wù)的公司是位于美國俄亥俄州帕爾馬市“Union Carbide”聯(lián)合碳化物公司。

    上世紀50年代末60年代初，Union Carbide公司致力于高性能碳纖維的開發(fā)，1963年使以人造絲為原料實現(xiàn)碳纖維工業(yè)化，1964年在2800℃熱處理時實現(xiàn)纖維高模量和高強度。1965年Thornel-25成功問世，隨后相繼開發(fā)了Thornel-45、50和100。與此同時，蘇聯(lián)也形成了黏膠基碳纖維制備技術(shù)。

黏膠基碳纖維織物

    但是黏膠基碳纖維力學性能較低，隨著后續(xù)PAN基碳纖維和瀝青基碳纖維相繼問世，黏膠基碳纖維應(yīng)用比例不斷下降，目前只有在宇航結(jié)構(gòu)中耐燒蝕領(lǐng)域有應(yīng)用，且用量僅為全球碳纖維1%左右。

  ?碳-碳復合材料制造（酚醛樹脂碳化法和化學氣相沉積法）

  ?真空管道的高溫（3000℃/5500 °F）隔熱

  ?電加熱裝置，包括可穿戴衣物和除冰劑

  ?氣體和液體吸附過濾材料

  ?醫(yī)用口服腸吸收劑

  ?金屬腐蝕防護器

  ?微生物燃料電池

  ?超級電容器

    正如上文所述，雖然黏膠基碳纖維全球用量不到碳纖維的1%，但是其獨特耐燒蝕特性是其仍然保持市場占有率的關(guān)鍵所在，而此次Hexcel公司研發(fā)的HexTow®85碳纖維作為黏膠基碳纖維替代品，不但具有優(yōu)異的耐燒蝕性能，而且具有傳統(tǒng)PAN基碳纖維優(yōu)異的力學性能，因此如果HexTow®85后續(xù)經(jīng)過耐燒蝕試驗驗證和批量化穩(wěn)定生產(chǎn)，黏膠基碳纖維或許有可能徹底退出歷史舞臺。