碳纤维有关资料

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1、碳纤维有关资料一：PAN基大丝束碳纤维由美国Fortail和美国Zoltek公司商品化。世界主要生产大丝束(LT)碳纤维的厂家是美国阿克苏(AKZ0)、卓尔泰克(ZOLTEK)和阿尔笛拉(ALDILA)三大公司，其大K束的产量之和占世界LT总量的73.7%。值得注意的是日本东丽公司、三菱公司也开始大量生产24K及以上级别大丝束碳纤维。促使大丝束碳纤维迅猛发展的原因可能如下：(1)市场的需求。九十年代前，航天航空需要高性能小丝束碳纤维，即使价格高也可用轻量化效果来解决。但九十年代以后对于航天航空工业来说，高价碳纤维限制它的应用，需开发价格较低的大K束碳纤维。同时，12K

2、以上碳纤维的性能也可满足航天航空工业的需求，性能与价格比占有一定优势。(2)可大量生产，碳纤维原料成本较低。PAN原丝K数愈大，价格愈低。以国产小丝束PAN原丝为例，1K、3K、6K原丝比12K原丝的价格分别高316%、100%和38%左右。对于PAN基碳纤维生产线来说，原丝占成本价格的56—65%左右，原丝价格低必然使碳纤维价格随之而下降。(3)大K数碳纤维制造加工成本较低。对于同一条碳纤维生产设备来说K数大的原丝，产量愈高，越有利于碳纤维价格的下降。如对1条100t/a碳纤维生产线而言(以12K计算)，如果生产1K、3K和6K碳纤维，年产量分别是15t、35t和6

3、2t。二：碳纤维的生产工艺聚丙烯腈基碳纤维是目前碳纤维发展的主流，占据主要市场份额，世界上几条著名的PAN基碳纤维生产线大多是从原丝开始，直到碳纤维以及中、下游产品开发。例如：日本东丽、东邦、三菱人造丝公司，美国的赫克利公司和阿莫科公司，以及中国台湾地区的台塑都是从聚合、纺丝开始，国外原丝主要生产工艺路线见表1-1。目前PAN基碳纤维的主要生产方法有硝酸法、硫氰酸钠法、DMF法和二甲基亚砜(DMSO)法等。二甲基亚砜(DMSO)法是目前国内外公认的᳔先进的工艺，DMSO腐蚀性小，可以靠简单的减压蒸馏提纯，日本东丽公司采用了该工艺。三：碳纤维的产品形式碳纤维主要有四种产

4、品形式：纤维、布料、预浸料坯和短切纤维。布料是指由碳纤维制成的织品；预浸料坯是将碳纤维按照一个方向一致排列，并将碳纤维或布料经树脂浸泡使其转化成片状；短切纤维指的是短丝。碳纤维增强复合材料主要包括：碳纤维增强陶瓷基复合材料，C/C复合材料，碳纤维增强金属基复合材料，碳纤维增强树脂基复合材料等，它们的主要用途：(1)碳纤维增强陶瓷基复合材料用碳纤维增强陶瓷可有效改善韧性，改变陶瓷脆性断裂形态，同时阻止裂纹在陶瓷基体中的迅速传播、扩展。目前国内外比较成熟的碳纤维增强陶瓷材料是碳纤维增强碳化硅材料，在航空发动机、可重复使用航天飞行器等领域广泛应用。(2)C/C复合材料它是由

5、碳纤维或织物、编织物等增强碳基复合材料构成，主要由各类碳组成，即纤维碳、树脂碳和沉积碳。这种材料除具备高强度、高刚性、尺寸稳定、抗氧化和耐磨损等特性外，还具有较高的断裂韧性和假塑性。在高温环境中，强度高、不熔不燃，广泛应用于导弹弹头，固体火箭发动机喷管以及飞机刹车盘等领域。(3)碳纤维增强金属基复合材料碳纤维增强金属基复合材料具有高的比强度和比模量，高的韧性和耐冲击性能。目前碳纤维增强铝、镁基复合材料的制备技术比较成熟。(4)碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)它具有轻质、高强、耐高温、抗腐蚀、热力学性能优良等特点，被广泛应用作结构材料及耐高温烧蚀材料。碳纤维增强树脂

6、复合材料所用树脂基体主要分为两类，一类是热固性树脂，另一类是热塑性树脂。碳纤维增强热塑性塑料是指碳纤维为分散质，热塑性塑料为基体的纤维增强塑料。用碳纤维增强热塑性塑料近年来发展较快，其特点是：强度与刚性高，蠕变小，热稳定性高，线膨胀系数小：减摩耐磨，不损伤磨件，阻尼特性优良。碳纤维增强热固性塑料是以热固性塑料为基体，以碳纤维及其织物为分散质的纤维增强塑料。碳纤维及其织物与环氧、酚醛等树脂制成的复合材料具有强度高、模量高、密度小、减摩耐磨、自润滑、耐腐蚀、耐疲劳、抗蠕变、热膨胀系数小、导热率大，耐水性好等特点。四：最新碳纤维技术动向PAN基碳纤维技术开发新方向包括：碳纤

7、维性能的提高；基体树脂技术；成型技术三个方面。(1)碳纤维性能的提高为了适应用途方面的性能提高，谋求强度、弹性模量及成本的平衡：PAN基碳纤维的抗压缩强度提高—通过把硼离子在高电压下进行加速照射，使结晶结构微细化，抗压缩强度可提高1.3-2.0倍；高弹性模量化—PAN基碳纤维弹性模量达到690GPa，抗拉强度达到3.4GPa；碳纤维的界面控制—为了提高耐冲击性，使碳纤维和基体树脂的粘接平衡，对碳纤维界面进行表面处理；碳纤维价格降低。(2)基体树脂技术低温固化的耐热性树脂；热熔融树脂；不燃树脂；碳纳米纤维配合碳纤维树脂预浸料，提高层间抗剥离强度和耐压缩