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般产业需求增长较快,将成为碳纤维新主要应用领域。
碳纤维是种性能优越结构材料,具有极高附加值,自商品化以来,应用范围已从最初航空航天军事部门逐渐向民用领域渗透,目前已扩展到整个工业民用多种领域。
随着应用研究不断深入,特别是在民用方面仍将继续拓宽应用领域,扩大使用量。
国外预测碳纤维除了在航空航天以及体育用品进步应用外,近年内包括土木建筑交通运输汽车能源等领域将会大规模采用工业级碳纤维。
由此可见,当前世界碳纤维有如下发展趋势产品性能趋向于高性能化价格将大幅度降低航天航空和文体用品领域用量稳定增加,民用工业用量增幅较大,已超过前两者。
特别是随着大丝束碳纤维大规模生产,其价主要用于高性能结构和功能复合材料。
碳纤维起源于世纪年代,年日本大板工业研究所用聚丙烯晴为原料研制成功基碳纤维,年以后碳纤维生产向高强度高模量方向发展。
自年代起日本东邦人造丝东丽三菱人造丝公司利用本国研究成果纷纷建厂,进行了基碳纤维工业化生产,其后又与美国德国法国英国合作建立了子公司,年代日本美国相继突破原丝预氧化碳化等关键技术,日本东丽公司相继开发了系列高强纤维和高模纤维。
基碳纤维产业进入快速发展阶段表。
表阶段时间主要技术特征第阶段年代突破基碳纤维连续制备技术路线第阶段年代突破级基碳纤维工程化规模生产第阶段年代高性能基碳纤维,高强型高模型到中强高模型第阶段年代继续高性能产品研发,发展多功能低成本化产品以日美为代表高性能基碳纤维已经发展多种型号规格碳纤维,从性能上覆盖了通用型高强型高模型到中强高模型高强高模型超高强型多个性能等级,可适应不同应用环境对性能不同要求表表日本碳纤维协会按力学性能将碳纤维分为个等级等级力学新性能典型牌号拉伸强度,拉伸弹性模量低弹性模量标准弹性模量,中等弹性模量,高弹性模量,超高弹性模量,目前,世界基碳纤维主要生产厂商有日本东丽东邦三菱人造丝公司,美国等公司,其中日本不仅是碳纤维主要生产国,而且是西方主要发达国家高质量基碳纤维供应国,在航空航天用小丝束纤维方面具有垄断地位,日本三家公司生产碳纤维占全球碳纤维以上。
其中东丽公司生产碳纤维其产量和品质都具第位,可代表当今世界水平表表国外主要碳纤维性能与应用纤维拉伸强度,拉伸模量,断裂伸长,密度,应用小丝束以下碳纤维在质量和性能稳定性上优于大丝束碳纤维,在航空航天等军工行业多以小丝束碳纤维应用为主。
国外已解决了较大丝束和碳纤维在预浸工艺过程或机织工艺过程分散问题,已开始在等飞机上获得应用。
碳纤维属多学科多技术高新技术产品,基碳纤维生产流程十分复杂。
上游原材料为石油化工产品丙烯晴引发剂共聚单体和溶液,经高分子聚合反应,形成聚丙稀晴,纺丝后形成纤维,再经过预氧化碳化石墨化加表面处理,上浆剂最终生产出碳纤维。
设计学科多高分子聚合,纺织工学碳素工学,表面处理电化学,有机化学,流程长,技术交叉,是高度技术密集型产品。
其中基碳纤维原丝质量是得到高性能碳纤维关键。
世界上几家公司基碳纤维生产线多是从原丝开始直到碳纤维以及中下游产品开发形成条龙生产线。
碳纤维生产是个系统工程,在个公司内可有效地将原丝预氧丝和碳纤维质量前后关联起来统研究。
目前碳纤维生产主要厂家有东利东帮主要生产涂料,也干些预浸料等主要用和少量,尤其是其表面涂膜和用于代替合金制造工装。
面对碳纤维市场供应严重短缺,世界上几大碳纤维生产厂家均在扩产东丽为波音在美国将生产厂扩大为两个,在法国其将苏菲卡分公司碳纤维年产量拟从扩至东帮德国公司碳纤维年生产量拟从扩至。
由于碳纤维扩产需要个过程,所以碳纤维紧缺状况短期内难以缓解。
碳纤维国内现状和技术发展趋势我国碳纤维总体水平还比较低,相当于国外七十年代中末期水平,与国外差距达年左右。
国产碳纤维主要问题是性能不太稳定且离散系数大无高性能碳纤维品种单规格不
