carbon fibre碳纤维材料.doc

carbon fibre碳纤维材料.txt爱空空情空空，自己流浪在街中；人空空钱空空，单身苦命在打工；事空空业空空，想来想去就发疯；碗空空盆空空，生活所迫不轻松。总之，四大皆空！ 本文由追疯子的人贡献 doc文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。 carbon fibre 顾名思义，它不仅具有碳材料的固有本征特性，又兼备纺织纤维的柔软可加工性，是新 一代增强纤维。 与传统的玻璃纤维(GF)相比， 杨氏模量是其 3 倍多； 它与凯芙拉纤维(KF-49) 相比， 不仅杨氏模量是其 2 倍左右，而且在有机溶剂、酸、碱中不溶不胀，耐蚀性出类拔萃。 有学者在 1981 年将 PAN 基 CF 浸泡在强碱 NaOH 溶液中，时间已过去 20 多年，它至今仍 保持纤维形态。 碳纤维是一种力学性能优异的新材料，它的比重不到钢的 1/4，碳纤维树脂复合材料抗 拉强度一般都在 3500Mpa 以上，是钢的 79 倍，抗拉弹性模量为 2300043000Mpa 亦高于 钢。因此 CFRP 的比强度即材料的强度与其密度之比可达到 2000Mpa/(g/cm3)以上，而 A3 钢的比强度仅为 59Mpa/(g/cm3)左右，其比模量也比钢高。材料的比强度愈高，则构件自重 愈小，比模量愈高，则构件的刚度愈大，从这个意义上已预示了碳纤维在工程的广阔应用前 景，综观多种新兴的复合材料(如高分子复合材料、金属基复合材料、陶瓷基复合材料)的优 异性能， 不少人预料， 人类在材料应用上正从钢铁时代进入到一个复合材料广泛应用的时代。 碳纤维是含碳量高于 90的无机高分子纤维 。 其中含碳量高于 99的称石墨纤维。 碳 纤维的轴向强度和模量高，无蠕变，耐疲劳性好，比热及导电性介于非金属和金属之间，热 膨胀系数小，耐腐蚀性好，纤维的密度低，X 射线透过性好。但其耐冲击性较差，容易损伤， 在强酸作用下发生氧化，与金属复合时会发生金属碳化、渗碳及电化学腐蚀现象。因此，碳 纤维在使用前须进行表面处理。 碳纤维可分别用聚丙烯腈纤维、沥青纤维、粘胶丝或酚醛纤维经碳化制得；按状态分为 长丝、短纤维和短切纤维；按力学性能分为通用型和高性能型 。通用型碳纤维强度为 1000 兆帕（MPa） 、模量为 100GPa 左右。高性能型碳纤维又分为高强型（强度 2000MPa、模量 250GPa）和高模型（模量 300GPa 以上） 。强度大于 4000MPa 的又称为超高强型；模量大于 450GPa 的称为超高模型。随着航天和航空工业的发展，还出现了高强高伸型碳纤维，其延 伸率大于 2。用量最大的是聚丙烯腈 PAN 基碳纤维。 碳纤维可加工成织物、毡、席、带、纸及其他材料。碳纤维除用作绝热保温材料外，一 般不单独使用， 多作为增强材料加入到树脂、 金属、 陶瓷、 混凝土等材料中，构成复合材料。 碳纤维增强的复合材料可用作飞机结构材料、 电磁屏蔽除电材料、 人工韧带等身体代用材料 以及用于制造火箭外壳、机动船、工业机器人、汽车板簧和驱动轴等。 碳纤维是军民两用新材料，属于技术密集型和政治敏感的关键材料。以前，以美国为首 的巴黎统筹委员会(COCOM)， 对当时的社会主义国家实行禁运封锁政策，1994 年 3 月， COCOM 虽然已解散，但禁运封锁的阴影仍笼罩在上空，先进的碳纤维技术仍引不进来，特 别是高性能 PAN 基原丝技术，即使我国进入 WTO，形势也不会发生大的变化。因此，除了 国人继续自力更生发展碳纤维工业外，别无其它选择。因此，国外尤其是碳纤维生产技术领 先的日韩等国对中国的碳纤维材料及制品的出口一直保持相当谨慎的态度， 只有为数很少的 中国企业能够与其建立合作关系，拥有其产品的进口渠道。 目前世界碳纤维产量达到 4 万吨年以上， 全世界主要是日本东丽、 东邦人造丝和三菱 人造丝三家公司以及美国的 HEXCEL、ZOLTEK、ALDILA 三家公司，以及德国 SGL 西格 里集团， 韩国泰光产业， 我国台湾省的台塑集团， 等少数单位掌握了碳纤维生产的核心技术， 并且有规模化大生产。目前在祖国大陆还没有一个年产 100t 的规模化碳纤维工厂，大多还 处于中试放大阶段。值得一提的是我国台湾省的台塑集团，在 80 代年中期从美国 Hitco 公 司引进百吨级碳纤维生产线，经消化、吸收和配套后得到迅速发展，台塑产量增加很快，但 碳纤维质量的提高幅度并不大。 我国对碳纤维的研究开始于 20 世纪 60 年代，80 年代开始研究高强型碳纤维。多年来 进展缓慢，但也取得了一定成绩。进入 21 世纪以来发展较快，安徽华皖碳纤维公司率先引 进了 500 吨年原丝、200 吨年 PAN 基碳纤维(只有东丽碳纤维 T300 水平)，使我国碳纤 维工业进入了产业化。随后，一些厂家相继加入碳纤维生产行列。据不完全统计，目前，我 国已有 12 家生产规模大小不一(5800 吨年)的 PAN 基碳纤维生产厂家， 合计生产能力为 1310 吨年，产品规格为 1K、3K、6K、12K。但由于一些企业没有原丝可烧，实际国内碳 纤维的总产量不足 40 吨/年，而且产品质量不太稳定，大多数达不到 T300 水平。可喜的是 从 2000 年开始我国碳纤维向技术多元化发展，放弃了原来的硝酸法原丝制造技术，采用以 二甲基亚砜为溶剂的一步法湿法纺丝技术获得成功。目前利用自主技术研制的少数国产 T300、T700 碳纤维产品已经达到国际同类产品水平。 随着近年来我国对碳纤维的需求量日益增长， 碳纤维已被列为国家化纤行业重点扶持的 新产品，成为国内新材料行业研发的热点。据不完全统计，目前拟建和在建的碳纤维生产企 业有 11 家，合计生产能力为原丝 7100 吨年、碳纤维 1560 吨年，其中在建企业为 4 家， 合计生产能力为原丝 1100 吨年、碳纤维 470 吨年。 尽管我国碳纤维生产发展缓慢，而消费量却一直在逐渐增加，市场需求旺盛。主要用途 包括体育器材、一般工业和航空航天等，其中体育休闲用品的使用量最大，占消费量的约 80%90%。我国碳纤维的需求量已超过 3000 吨/年，2010 年将突破 5000 吨/年。主要应用 领域为：成熟市场有航空航天及国防领域(飞机、火箭、导弹、卫星、雷达等)和体育休闲用 品(高尔夫球杆、渔具、网球拍、羽毛球拍、箭杆、自行车、赛艇等)；新兴市场有增强塑料、 压力容器、建筑加固、风力发电、摩擦材料、钻井平台等；待开发市场有汽车、医疗器械、 新能源等。 我国碳纤维复合材料的研制开始于 20 世纪 70 年代中期，经过近 40 年的发展，已取得 了长足进展，在航天主导产品(弹、箭、星、船)上得到了广泛应用。近年来，我国体育休闲 用品及压力容器等领域对碳纤维的需求迅速增长， 航空航天技术的快速发展急需高性能碳纤 维及其复合材料等，市场需求更加旺盛。 为了满足国内市场对碳纤维不断增长的需求， 应尽快实现我国碳纤维工业的国产化和规 模化。为此，必须加快技术创新，掌握核心技术；加速原丝技术开发，研制高纯度原丝；强 化应用研究和市场开发，进一步扩大应用领域。碳纤维在我国大有发展前途，但应总结涤纶 等化纤发展的经验教训，避免盲目发展，实现健康发展。 为了大型飞机的制造和航空航天事业的发展， 我国还必须尽快地实现高强中模型碳纤维 的产业化。但是，因为高性能碳纤维是发展航空航天等尖端技术必不可少的材料，长期受到 以美国为首的巴黎统筹委员会的封锁。虽然“巴统”在 1994 年 3 月解散了，但禁运的阴影 仍然存在。即使对我国解除了禁运，开始也只能是通用级碳纤维，而不会向我们出售高性能 碳纤维技术和设备。因此，发展高性能碳纤维必须要靠我们自己。我国化学纤维工业“十一 ?五”发展规划中提出了“从以增加数量为主转向大力发展高新技术纤维” ，特别是把事关国 家产业安全的高新技术纤维材料作为重中之重， 而且碳纤维被列为首位， 是国家迫切需要短 期内突破的高新技术纤维品种，为我国碳纤维的发展创造了条件，我们要抓住这一机遇，自 力更生、 努力创新， 发展具有自己知识产权的碳纤维， 以满足不断增长的市场需求。 “863 国家 计划” 以及有关部委都在关心我国碳纤维工业的发展及其产业化步伐， 并给予强有力的支持， 许多材料专家也扎扎实实的做了许多工作。 “十一五”期间，我国又启动了相关“973 计划” 。 相信“十一五”将是我国碳纤维工业产业化的黄金时代。 1本文由追疯子的人贡献 doc文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT，或下载源文件到本机查看。 carbon fibre 顾名思义，它不仅具有碳材料的固有本征特性，又兼备纺织纤维的柔软可加工性，是新 一代增强纤维。 与传统的玻璃纤维(GF)相比， 杨氏模量是其 3 倍多； 它与凯芙拉纤维(KF-49) 相比， 不仅杨氏模量是其 2 倍左右，而且在有机溶剂、酸、碱中不溶不胀，耐蚀性出类拔萃。 有学者在 1981 年将 PAN 基 CF 浸泡在强碱 NaOH 溶液中，时间已过去 20 多年，它至今仍 保持纤维形态。 碳纤维是一种力学性能优异的新材料，它的比重不到钢的 1/4，碳纤维树脂复合材料抗 拉强度一般都在 3500Mpa 以上，是钢的 79 倍，抗拉弹性模量为 2300043000Mpa 亦高于 钢。因此 CFRP 的比强度即材料的强度与其密度之比可达到 2000Mpa/(g/cm3)以上，而 A3 钢的比强度仅为 59Mpa/(g/cm3)左右，其比模量也比钢高。材料的比强度愈高，则构件自重 愈小，比模量愈高，则构件的刚度愈大，从这个意义上已预示了碳纤维在工程的广阔应用前 景，综观多种新兴的复合材料(如高分子复合材料、金属基复合材料、陶瓷基复合材料)的优 异性能， 不少人预料， 人类在材料应用上正从钢铁时代进入到一个复合材料广泛应用的时代。 碳纤维是含碳量高于 90的无机高分子纤维 。 其中含碳量高于 99的称石墨纤维。 碳 纤维的轴向强度和模量高，无蠕变，耐疲劳性好，比热及导电性介于非金属和金属之间，热 膨胀系数小，耐腐蚀性好，纤维的密度低，X 射线透过性好。但其耐冲击性较差，容易损伤， 在强酸作用下发生氧化，与金属复合时会发生金属碳化、渗碳及电化学腐蚀现象。因此，碳 纤维在使用前须进行表面处理。 碳纤维可分别用聚丙烯腈纤维、沥青纤维、粘胶丝或酚醛纤维经碳化制得；按状态分为 长丝、短纤维和短切纤维；按力学性能分为通用型和高性能型 。通用型碳纤维强度为 1000 兆帕（MPa） 、模量为 100GPa 左右。高性能型碳纤维又分为高强型（强度 2000MPa、模量 250GPa）和高模型（模量 300GPa 以上） 。强度大于 4000MPa 的又称为超高强型；模量大于 450GPa 的称为超高模型。随着航天和航空工业的发展，还出现了高强高伸型碳纤维，其延 伸率大于 2。用量最大的是聚丙烯腈 PAN 基碳纤维。 碳纤维可加工成织物、毡、席、带、纸及其他材料。碳纤维除用作绝热保温材料外，一 般不单独使用， 多作为增强材料加入到树脂、 金属、 陶瓷、 混凝土等材料中，构成复合材料。 碳纤维增强的复合材料可用作飞机结构材料、 电磁屏蔽除电材料、 人工韧带等身体代用材料 以及用于制造火箭外壳、机动船、工业机器人、汽车板簧和驱动轴等。 碳纤维是军民两用新材料，属于技术密集型和政治敏感的关键材料。以前，以美国为首 的巴黎统筹委员会(COCOM)， 对当时的社会主义国家实行禁运封锁政策，1994 年 3 月， COCOM 虽然已解散，但禁运封锁的阴影仍笼罩在上空，先进的碳纤维技术仍引不进来，特 别是高性能 PAN 基原丝技术，即使我国进入 WTO，形势也不会发生大的变化。因此，除了 国人继续自力更生发展碳纤维工业外，别无其它选择。因此，国外尤其是碳纤维生产技术领 先的日韩等国对中国的碳纤维材料及制品的出口一直保持相当谨慎的态度， 只有为数很少的 中国企业能够与其建立合作关系，拥有其产品的进口渠道。 目前世界碳纤维产量达到 4 万吨年以上， 全世界主要是日本东丽、 东邦人造丝和三菱 人造丝三家公司以及美国的 HEXCEL、ZOLTEK、ALDILA 三家公司，以及德国 SGL 西格 里集团， 韩国泰光产业， 我国台湾省的台塑集团， 等少数单位掌握了碳纤维生产的核心技术， 并且有规模化大生产。目前在祖国大陆还没有一个年产 100t 的规模化碳纤维工厂，大多还 处于中试放大阶段。值得一提的是我国台湾省的台塑集团，在 80 代年中期从美国 Hitco 公 司引进百吨级碳纤维生产线，经消化、吸收和配套后得到迅速发展，台塑产量增加很快，但 碳纤维质量的提高幅度并不大。 我国对碳纤维的研究开始于 20 世纪 60 年代，80 年代开始研究高强型碳纤维。多年来 进展缓慢，但也取得了一定成绩。进入 21 世纪以来发展较快，安徽华皖碳纤维公司率先引 进了 500 吨年原丝、200 吨年 PAN 基碳纤维(只有东丽碳纤维 T300 水平)，使我国碳纤 维工业进入了产业化。随后，一些厂家相继加入碳纤维生产行列。据不完全统计，目前，我 国已有 12 家生产规模大小不一(5800 吨年)的 PAN 基碳纤维生产厂家， 合计生产能力为 1310 吨年，产品规格为 1K、3K、6K、12K。但由于一些企业没有原丝可烧，实际国内碳 纤维的总产量不足 40 吨/年，而且产品质量不太稳定，大多数达不到 T300 水平。可喜的是 从 2000 年开始我国碳纤维向技术多元化发展，放弃了原来的硝酸法原丝制造技术，采用以 二甲基亚砜为溶剂的一步法湿法纺丝技术获得成功。目前利用自主技术研制的少数国产 T300、T700 碳纤维产品已经达到国际同类产品水平。 随着近年来我国对碳纤维的需求量日益增长， 碳纤维已被列为国家化纤行业重点扶持的 新产品，成为国内新材料行业研发的热点。据不完全统计，目前拟建和在建的碳纤维生产企 业有 11 家，合计生产能力为原丝 7100 吨年、碳纤维 1560 吨年，其中在建企业为 4 家， 合计生产能力为原丝 1100 吨年、碳纤维 470 吨年。 尽管我国碳纤维生产发展缓慢，而消费量却一直在逐渐增加，市场需求旺盛。主要用途 包括体育器材、一般工业和航空航天等，其中体育休闲用品的使用量最大，占消费量的约 80%90%。我国碳纤维的需求量已超过 3000 吨/年，2010 年将突破 5000 吨/年。主要应用 领域为：成熟市场有航空航天及国防领域(飞机、火箭、导弹、卫星、雷达等)和体育休闲用 品(高尔夫球杆、渔具、网球拍、羽毛球拍、箭杆、自行车、赛艇等)；新兴市场有增强塑料、 压力容器、建筑加固、风力发电、摩擦材料、钻井平台等；待开发市场有汽车、医疗器械、 新能源等。 我国碳纤维复合材料的研制开始于 20 世纪 70 年代中期，经过近 40 年的发展，已取得 了长足进展，在航天主导产品(弹、箭、星、船)上得到了广泛应用。近年来，我国体育休闲 用品及压力容器等领域对碳纤维的需求迅