碳纤维复合材料在航空航天领域的开发与应用

《碳纤维复合材料在航空航天领域的开发与应用》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、产品与市场ChinaChemicals碳纤维复合材料在航空航天领域的开发与应用◆顾超英江苏省胥浦仪化宇辉公司人力资源部1前言空气中加热1000h仅失重0.3%~1.0%，显示出优异的抗氧碳纤维是由有机母体纤维(粘胶丝、聚丙烯睛或沥青等)化性能。它们已广泛用于火箭喷管、导弹鼻锥、卫星构件、采用高温分解法在1000~3000℃高温的惰性气体下碳化制舰艇材料等方面。不仅美国国防部资助碳纤维工业的发展，成的，具有强度大、模量高、密度低、线膨胀系数小等特点，美国国会也关注碳纤维。国际市场上碳纤维的全方位商业化是一种力学性能优异的材料。特别是聚丙烯腈(P

2、AN)基碳纤始于20世纪70年代，70年代是高尔夫球棒和钓鱼杆应用维，其性能优越，更适合规模化生产，是当今碳纤维的主流，的引入和发展时期。而早在1971年的时候，日本东丽公司成为了军民两用的主导材料，广泛应用于国防、航空航天、成了世界上第一制造商，从事PAN基碳纤维的大型工业化高档民用产品。其实，碳纤维主要是由碳元素组成的一种特生产，并将其产品命名为“TORAYCA”，是东丽碳纤维的缩种纤维，其含碳量随种类不同而异，一般在90%以上。碳写。目前，东丽是全球生产和营销碳纤维的领先者。在20纤维具有一般碳素材料的特性，如耐高温、耐磨擦、导电、世纪

3、80年代早期，碳纤维开始被广泛地用在客机和航空飞导热及耐腐蚀等，但与一般碳素材料不同的是，其外形有显行器上作为结构材料，主要在欧洲和北美进行应用。然后，著的各向异性，柔软、可加工成各种织物，沿纤维轴向表现人们提高了对碳纤维的认识，开始把它当成一种高质量的材出很高的强度。碳纤维是由含碳量较高，在热处理过程中不料，并在20世纪80年代中期得到了飞速的增长在80年代熔融的人造化学纤维，经热稳定氧化处理、碳化处理及石墨中期，欧洲空客公司开始将CFRP(碳纤维增强塑料)作为首化等工艺制成的。碳纤维作为高性能纤维的代表，属于高技要的结构材料应用在飞机上，

4、而且，随着在网球和新的体育术密集型产品，其生产技术复杂，产业发展涉及官、产、学、项目的应用，碳纤维市场得到了稳步的扩展。研各个环节。由于它是发展航天航空和军事工业等尖端技术2.2我国碳纤维研究历史必不可少的新材料，也是民用工业更新换代的基础材料，国我国较早地意识到碳纤维的研制和生产对军事工业发展外又对其出口进行封锁，所以近年来我国就一直比较重视对和国民经济具有重要作用，早在20世纪60年代末就开始研其研制和生产，虽然起步较早，投入不薄，但仍处于失利地制碳纤维，经过40余年的发展，碳纤维从无到有，从研制位，很重要的一个方面是中国高技术产业创新系

5、统存在的问到生产取得了一定的成绩。但总的来说，国内碳纤维的研制题。与生产水平还较低，一直没有在高标号碳纤维研究上取得突2碳纤维的研究历史破性进展。我国碳纤维产业未实现大规模工业化生产，产品2.1世界碳纤维研究历史规格单一。碳纤维的生产属于精细炭素工业，在生产过程1950年，美国Wright-Patterson空军基地开始研制粘中，单体、聚合、纺丝、油剂、预氧化、炭化及表面处理等胶基碳纤维。1959年，最早上市的粘胶基碳纤维Thornel-工序环环紧扣，是一个多学科、多交叉的系统工程。国内先25就是美国联合碳化物公司(UCC)的产品。与此同时，

6、日本后有多家企业介入碳纤维的研发与生产，但多数均以失败告研究人员也在1959年发明了用聚丙烯腈(PAN)基原丝制造终，退出该领域。近些年来，由于我国对碳纤维需求量的日碳纤维的新方法。在此基础上，英国皇家航空研究院开发出益增加，碳纤维又成为国内新材料业研发的热点。但是，除了制造高性能PAN基碳纤维的技术流程，使其发展驶入了极个别企业外，大多数引进项目的技术和设备水平属国际中快车道，PAN基碳纤维成为当前碳纤维工业的主流，产量占下等，生产的碳纤维产品也未达到高端水平。引进后的消世界总产量的90%左右。20世纪70年代中期，UCC在美化、吸收与创新

7、是碳纤维行业面临的重大课题。如甘肃地区国空军和海军的资金支持下，研发高性能中间相沥青基碳纤的腈纶生产线是我国最早引进的，有丰富的生产经验和技术维；1975年研发成功ThornelP-55(P-55)，在1980～1982积累，但是生产的原丝质量不高，与工艺相似的Courtaulds年之间，又研发成功P-75、P-100和P-120，年产量为230t。公司相比，质量相差很大。我国碳纤维产品应用主要依赖进P-120的模最高达965GPa，是理论值的94%，热导率是口，制约了相关高技术的发展。我国碳纤维的主要用途包括铜的1.6倍，线膨胀系数仅为-1

8、.33×10-6/K，且在375℃体育器材、一般工业应用、航天航空和国防领域。其中体育化工文摘2009年1期中国国际化工网www.intchem.net17产品与市