碳纤维主要是制成碳纤维增强塑料这种复合材料来应用.doc

碳纤维主要是制成碳纤维增强塑料这种复合材料来应用相关的主题文章：快乐有时不要太清醒到这里才尾声因为QQ的新闻首页就是由QQexternal.exe文件控制的韩剧是韩国人的遮羞布纤维状碳材料。它是一种强度比钢的大、密度比铝的小、比不锈钢还耐腐蚀、比耐热钢还耐高温、又能像铜那样导电，具有很多可贵的电学、热学和力学性能的新型材料。碳纤维发展简史1860年，斯旺制造碳丝灯泡1878年，斯旺以棉纱试制碳丝1879年，爱迪生以油烟与焦油、棉纱和竹丝试制碳丝(连续照明45小时)1882年，碳丝电灯适用化1911年，钨丝电灯实用化1950年，美国Wright-Patterson空军基地开始研制黏胶基碳纤维1959年，美国UCC公司生产低模量黏胶基碳纤维Thornel-25，日本大阪工业实验所的进藤昭男创造了PAN基碳纤维1962年，日本碳公司开始生产低模量PAN基碳纤维(0.5吨/月)1963年，英国皇家航空研讨所(RAE)的瓦特和约翰逊胜利地买通了制作高机能PAN基碳纤维(在热处置时施加张力)的技术道路1964年，英国Courtaulds,Morganite和Roii-Roys公司利用RAE技术生产PAN基碳纤维1965年，日本群马大学的大谷杉郎发现了沥青基碳纤维美国UCC公司开始生产高模量黏胶基碳纤维(石墨化进程中牵伸)1970年，日本吴成仙学公司生产沥青基碳纤维(10吨/月),世博快讯，日本东丽公司与美国UCC进行技术合作1971年，日本东丽公司工业范围生产PAN基碳纤维(1吨/月)，碳纤维的牌号为T300，石墨纤维为M40 1972年，美国Hercules公司开端生产PAN基碳纤维日本用碳纤维制造钓竿，美国用碳纤维制造高尔夫球棒1973年，日本东邦人造丝公司开始生产PAN基碳纤维(0.5吨/月)日本东丽公司扩产5吨/月1974年,碳纤维钓竿、高尔夫球棒敏捷发展日本东丽公司扩产13吨/月1975年,碳纤维网球拍商品化美国UCC公司颁布利用旁边相沥青制造高模量沥青基碳纤维Thornel-P美国UCC的高性能沥青基碳纤维商品化1976年,东邦人造丝公司与美国塞兰尼斯进行技巧配合住友化学与美国赫格里斯(Hercules)成破结合公司1979年,日本碳公司与旭化成工业公司成立朝阳碳纤维公司1980年,美国波音公司提出需求高强度、大伸长的碳纤维1981年,台湾台塑设立碳纤研究中央，日本三菱人造丝公司与美国Hitco公司进行技术合作1984年,台湾台塑与美国Hitco公司进行技术协作，日本东丽公司研制成功高强中模碳纤维T800 1986年,日本东丽公司研制成功高强中模碳纤维T1000 1989年,日本东丽公司研制成功高模中强碳纤维M60 1992年,日本东丽公司研制成功高模中强碳纤维M70J,杨氏摸量高达690GPa格林易能始终使用日本东丽(TORAY)生产的优质长纤碳纤维材料1971年，TORAY成了世界上第一人制造商，从事PAN基碳纤维的人型工业化生产，并将其产品命名为TORAYCA，是TORAY碳纤维的缩写。目前，TORAY是全球生产和营销碳纤维的引导者。目前，全世界主要生产两种碳纤维。一个是PAN基碳纤维以聚丙烯腈为原料，另一个是沥青基的碳纤维，由煤、石油利合成沥青蒸馏而成沥青，然后再聚合成纤维。在强度上PAN基的碳纤维要优丁沥青基的碳纤维，因而在全世界的碳纤维生产中占领相对性的压倒上风。1.碳纤维的生产工艺对于碳纤维的生产工艺，当生产PAN基碳纤维的时候，被称为母体的聚丙烯腈纤维首先要通过聚合和纺纱工艺加工聚丙烯腈而成。然后，将这些母体放入氧化炉中在200到300摄氏度进行氧化。另外，还要在碳化炉中，在温度为1000到2000摄氏度间进行碳化制成碳纤维。除了常规类型的细碳纤维之外，PAN基碳纤维还包括粗纤维，被称为人丝束类型碳纤维，这种粗纤维的生产成本比较低。2.碳纤维特性正如通凡人们所说的，碳纤维比铝还要轻比钢还要硬，它们的比重是铁的四分之一，比强度是铁的十倍。通过与其它纤维的这种比较，你就可以初步懂得碳纤维的特性。还有，碳纤维首先是一种物资，是由和钻石等同材质的碳制成的。出于这种起因，另外还有在优胜的抗张强度利抗拉模量，碳纤维在化学组成上无比稳定，并且拥有高抗腐蚀性。碳纤维的其它特性包括高度的X射线穿透性，较高的抗化学，抗热和抗低温才能。碳纤维的这些特性也就象征着他们可以被应用于良多的领域。主要的应用包括体育运动，例如高尔大球棒和钓鱼杆；航空应用包括飞机元件；和工业应用。随着工业的一直提高，人们正在寻找许多具备新能的材料，碳纤维的需求在逐步增长，广泛地应用于医疗装备、压力容器、土木工程和建筑材料、能源、其它新的工业应用上。碳纤维的生产成本也在逐渐下降，加工技术趋向多元化，制造商可以按照详细的应用供给一系列的碳纤维产品。所有的这些都支撑了以工业应用为核心的新型应。3.碳纤维的产品形式及制造工艺碳纤维有四种产品情势：纤维，布料，预浸料坯，和切短纤维。布料指的是由碳纤维制成的织品。预浸料坯是一种产品，是将碳纤维按照一个方向一致排列，并将碳纤维或布料刚树脂浸泡使其转化成片状。切短纤维指的是短丝。依照不同的配比，这些产品和树脂一起应用将造成碳纤维强化塑料(CFRP)。将树脂附在纤维上可以制成压力容器和轧滚，将它们缠绕在一个芯儿上，然落后行塑化或硬化处理。这种方法被称为缠绕成型法。将布料放入一个模型中，而后刚树脂浸泡，能够川米生产卡=乍跟划艇的车身局部。这就是所说的树脂转注成型法(RTM)。飞机元件的制造是通过在高压釜中给预浸料坯加热，加压和塑化成型而成的。将预浸料坯缠绕在一个芯儿上，然后将其加热和塑化，这就是所说的薄片环绕法，用这种办法可以用来制成高尔夫球棒利钓鱼杆。短丝与树脂混合可以构成混杂物，经由加工后可以生产山机器元件和其它产品。过去，预浸坯料是应用最广泛的碳纤维形式，通过在反映釜内利用薄片缠绕法预制而成。然而，近来，随着新的工业应用的开发，纤维缠绕成型法，混合物和其他的预制方法得到了更加广泛的发展。像RTM这样的成型法的应用，使得制造商可以更加有效地制成大型产品。碳纤维与最适合的树脂及预制工艺的联合使得碳纤维的应用更加存在吸引力。4.应用的发展目前，各种应用占碳纤维年需求的比例如下：体育应用大概为30%，航空应用为10%，工业应用为60%。体育应用中的三项主要应用为高尔夫球棒，钓鱼杆和网球拍框架。目前，据估量每年的高尔大球棒的产量为3400万。按照国家利地辨别类，这些高尔大球棒主要产地为美国，中国，日本和中国台北，美国和日本是高尔夫球棒的主要花费地占80%以上。全世界40%的碳纤维高尔大球椿都是由TORAY的碳纤维制成的。全世界碳纤维钓鱼杆的产量人约为每年2000万副，这就意味着这种应用对碳纤维有着稳定的需求。网球拍框架的市场容量人约为每年600万副。其它的体育项目应用还包含冰球棍，滑雪杖，射箭，和自行车，同时，碳纤维还应用在划船，赛艇，冲浪，和其它的大陆活动名目中。在1 992年问，航空应川中对碳纤维的需求开始有所减少，主要是受到了商业飞机业衰退的影响，但是在1995早期有得到了迅速的恢复。恢复的主要原因是因为生产效力在整体上都得到了晋升，同时也开始全力生产波音777飞机，TORAY的碳纤维被用做结构材料，包括水温和垂直的横尾翼和横梁，这两部门结构是如此的重要，假如他们受损，那么全部飞机在飞行的过程中就可能坠毁。这些材料被称为首要的结构材料，由于他们是如斯的重要，所以对他们的质量要求是极其刻薄的。对于波音777飞机，TORAY是波音公司指定的独一有资历的碳纤维制造商。欧洲空客也在他们的飞机上使用了大量的碳纤维,世博快讯，TORAY的TORAYCA碳纤维有望将被大批地应用在他们的新型客机A380上。在工业领域，碳纤维的应用也相称广泛，作为材料，它们正在替换金属和混凝土来满意环境、保险和能源要求,世博快讯，在工业领域对碳纤维的需求量正在浮现回升趋势。在土木工程和建筑领域，应用碳纤维的抗震修复和增强法是一项主要冲破，正在此领域得剑更加广泛的推广。在铁路建筑中，大型的顶部体系和隔音墙在未来会有很好的应用，这些也将是很有远景的应用。压力容器主要用在汽车的受压大然气(CNG)箱上，如图所示，还用在救火队员的固定式呼吸器(SCBA)上。CNG罐源于美国和欧洲国家，当初日本和其他的亚洲国度也对这项应用表示山了极大的兴致。碳纤维的其它应川包括机器元件、家用电器、微机、及与半导体相关的设备的复合材料的生产，可以用来起剑加强，防静电，和电磁波防护的作用，另外，在X射线仪器市场上，碳纤维的应用可以减少人体住X射线下的裸露。随着碳纤维成本的持续降低，和世界范同内的环保请求的提高，碳纤维开始被应用于汽车领域，未来它们会被应用做尾部沸腾器，动员机，传动轴和燃料箱材料，在未来将有很好的前景。5.碳纤维市场的历史碳纤维的全方位贸易化始丁20世纪70年代，70年代是高尔大球棒和钓鱼杆应用的引入和发展时代，主要是在日本。在80年代早期，碳纤维开始被普遍地川在客机和航空飞翔器上作为结构材料，主要是用在欧洲和北美。然后，人们提高了对碳纤维的意识，开始把它当成一种高质苗的材料，并在20世纪80年代中期得到了飞速的增长。在80年代中期，空客公司开始将CFRP作为重要的结构材料应用在它们的飞机上，而且，跟着碳纤维在网球和新的体育项目标应用，碳纤维市场得剑了稳步的扩大。只管住1991年的海湾战斗之后，航空业的发展走向消退，寰球经济开始结束不前，碳纤维的需求增加也趋势迟缓，白90年代中期以斤，碳纤维的工业应刚开始成为新的需求增长点。尤其是，欧洲和北美开始将碳纤维应用与压力容器上，这种增长十分明显，由丁1995年的神户人地震，加快了抗震加固应用的需要。在将来，预计碳纤维的主要应用领域将着重于工业应用，而且这一需求将会稳步增长。另外，新一带的航天打算和与汽下相干的应用都将增进碳纤维的工业化应用。6.供需状态在2004年，惯例型的碳纤维的产能约为25000吨，其中75%由和日原形关的制造商生产。另外，低本钱的粗碳纤维一被称为人丝束类型的碳纤维的产量也有几千吨，人丝束类型已经开始被用于低真个体育和产业应用中，同时也被应用于从前只有玻璃纤维才波及的领域。对丁碳纤维米说，通常所说的70%的发布的产能是实际的产能。所宣布的产能通常是以尺度产品类型为基本进行计算的，然而对碳纤维，除了具有标准强度和模量的标准产品之外，还有很多其他的依据技术特性而定的等级产品。纤维的粗度也不尽雷同，因此，按照产品类型和纤维粗度来划分，他们的产能是不同的。在生产多种产品的时候，换产会很挥霍时光。因此，实际的产能通常会低于宣告的产能。从2003到2010年按照顾用和领域来划分的全球需乞降需求猜测。到2010年的这段时间内，碳纤维的需求将每年增长7.5%。预计到2010年碳纤维的总需求量将到达32000吨。碳纤维生产技术路线及应用领域按原料系统的不同，碳纤维主要分为：黏胶基碳纤维、聚丙烯腈基碳纤维和沥青基碳纤维。一、黏胶基碳纤维黏胶基碳纤维主要用于耐烧蚀材料和隔热材料，目前,黏胶基碳纤维仍占领着其他碳纤维不可代替的位置，是重要的策略物质。在民用市场方面，利用其柔软与导电性制作电热产品，利用其孔隙结构发达和轻易调控的特性制造活性碳纤维系列制品,是良好的环保材料和医用卫生材料。黏胶基碳纤维的产量不足世界碳纤维总产量的1%，它固然不会有大的发展,但也不会被彻底淘汰出局。二、聚丙烯腈基碳纤维聚丙烯腈基碳纤维是目前的主流，盘踞了主要的市场费额：1、瓦特的技术打破打通了制造高性能碳纤维的通道；2、PAN原丝质量是制造高性能碳纤维的条件；3、一条龙生产线得到发展，世界上多少条有名的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，以及中国台湾地域的台塑都是从聚合、纺丝开始，国外原丝重要生产工艺路线见下表：研制单位溶剂工艺路线纺丝方式日本东丽日本东邦美国BASF日本三菱人造丝二甲基亚砜氯化锌水溶液二甲基乙酰胺二甲基甲酰胺一步法一步法二步法一步法湿纺湿纺熔纺湿纺湿纺日本爱克纶英国考特尔兹日本旭化成NaSCN二甲基甲酰胺NaSCN二甲基压砜二步法二步法一步法二步法湿纺湿纺湿纺干喷湿纺当前，PAN基碳纤维向两个方面发展：一是提高，二是遍及。提高是指小丝束碳纤维(124K)的品质进步，普及是指大丝束碳纤维(48540K)的产量大幅度增添，价钱日趋降落。三、沥青基碳纤维1965年,日本群马大学的大谷衫郎研制沥青基碳纤维取得成功，从此，沥青成为生产碳纤维的新原料，是目前碳纤维领域中仅次于PAN基的第二大原料路线。四、碳纤维和深加工制品及其利用概况碳纤维长丝预浸料单项预浸料(无纬布)双向预浸料(带、布)束丝预浸料织物二维织物三维织物多维织物短切纤维碳纤维纸粒料微纤(研磨)镀、喷金属各种浸渍物短切复合纤维包覆塑料导线电缆五、碳纤维及其复合材料的运用范畴(一)种别应用领域应用碳纤维的特征航天航空飞机一次构造材料；主翼、尾翼、机体二次结构材料；辅翼、方向舵、升降舵内装潢材料：舵底板、行李架、厕所、座椅制动刹车盘、刹车片隐身材料：结构隐身体料轻量化、耐疲劳、耐热性宇宙飞行器卫星：抛物面天线、太阳能电池梁、壳体结构材料，航天飞机：机翼、头锥、刹车盘耐磨损、导热性导弹、火箭喷管、发动机罩、防热材料、仪器舱、导弹发射筒轻量化、耐烧蚀、耐热其他宇宙空间站、卫星发电站、太空望远镜轻量化、尺寸稳定性、耐热体裁器材钓具网拍类高尔夫球其他钓竿、滑轮网球拍、羽毛球拍高尔夫球杆、棒头冰球棒、滑雪板、自行车、赛车、赛艇、游艇、划艇、水上划艇、弓箭、乒乓球拍、冰球鞋轻量化、刚性、敏理性，吸能减震性碳纤维及其复合材料的应用领域(二)应用领域应用实例利用特性医用器材X衍射仪的床板、头托、密着板、暗合、CT板假肢、假手、假眼、人造骨、人造关节、人造假牙人造韧带、肌腱、医疗电极、医疗热袋高比强、高比模、X射线透过性好、生物相容性好新能源分离油用超级离神思转筒、核反应堆第一壁材发动汽车构件及储能飞轮、风力发动叶片太阳能发电板、抛物面激光器、太阳能热水器燃料电池的电极材料、铅电池的栅极、锂电池电极材料海上油田勘察和开采器材以及平台、油、气储罐及管道高比强、高比模、线膨胀系数小、耐腐蚀、导电减振土木修建高层建筑的幕墙、绝热板、圆顶修筑的横梁、薄材自动门地板、防静电地板、采暖地板加强混凝土，建造物的结构补强、修补、维修、加固增强木材复合材料超长铁路桥、公路桥和人行桥的桥墩、地道的加固及超强件，基础设施建设、建筑结构材料，碳纤维绳子高比强、高比模、耐腐蚀、导电、加工性好汽车与火车传动轴、片簧、发动机罩、车轮、底盘、保险杆、制动器紧缩自然气罐(CNG)、消声壁(隔音墙)赛车底盘、气体及制动器线性发念头牵引机车、超导列车的支持件、集装箱高