気相炭素繊維の製造には、基板法と気相流動法の 2 種類があります。-
基板法
触媒は、セラミックまたはグラファイトの基材上に事前にスプレーまたはコーティングされます。-次に、触媒-が充填された基材を石英またはコランダムの反応管に入れます。低炭素炭化水素または芳香族化合物と水素の混合物が反応管に導入され、1100 度で基板を通過します。触媒粒子上に形成された炭素フィラメントは 30 ～ 50 mm/min の速度で成長し、直径 1 ～ 100 μm、長さ 300 ～ 500 mm の炭素繊維が得られます。一般的に使用される触媒には、鉄およびニッケルの微粒子と硝酸第二鉄溶液が含まれます。アセチレンと水素の混合物を原料として使用し、ニッケル板またはニッケル粉末触媒を750度で通過させると、螺旋状の炭素繊維が得られます。この方法はバッチ生産プロセスであり、収率は約 10% と非常に低いです。
気相流法-
三元混合物系は、低炭素炭化水素、芳香族炭化水素、脂環族炭化水素などの原料と、鉄、コバルト、ニッケルの超微粒子および水素を組み合わせて形成されます。 1100 ～ 1400 度で、鉄またはニッケルの粒子は水素によって還元されて、初期の溶融金属の液滴になります。中空の線状炭素繊維は鉄粒子触媒液滴の下に形成され、らせん状炭素繊維はニッケル粒子触媒液滴の下に形成されます。この方法では、直径 0.5 ～ 1.5 μm、長さ数ミリメートル、引張強度 5000 MPa、引張弾性率 650 GPa の炭素繊維を製造できます。
