碳纤维及其复合材料的研究进展

碳纤维及其复合材料具有高比强度、高比模量、耐高温、耐腐蚀、耐疲劳和热膨胀系数小等一系列的优异性能,广泛应用于航空航天、国防军工、建筑、体育、汽车等领域.本文简要介绍了碳纤维的结构与性能,重点介绍了碳纤维复合材料的最新应用,并介绍了国内外碳纤维及其复合材料的发展状况.     

碳纤维复合材料在大飞机上的应用

碳纤维复合材料具有质量轻、高比强度、高林模量、耐疲劳、耐腐蚀、耐高温和尺寸稳定性好等一系列优异性能，已广泛用于飞机制造业，尤其是近年来，在大型客机A380和B787上的用量已占到结构总量的50%左右，引起人们的极大关注，这一市场的需求必将促进碳纤维工业的大发展。     

聚丙烯腈基碳纤维及其增强复合材料

聚丙烯腈（PAN）基碳纤维作为一种高比强度和高比模量的增强型与功能型高性能纤维材料,在航空航天、国防军工及文体用品等方面都有广泛的应用。文章主要介绍了聚丙烯腈基碳纤维的制备、结构与性能及其在复合材料中的应用。     

碳纤维增强树脂基复合材料性能的研究

以不同含量的二乙烯三胺(DETA)固化的环氧树脂为基体,制备了碳纤维增强树脂基复合材料。通过扫描电镜和红外光谱分析了T-300型碳纤维表面形貌和基团组成。通过拉伸实验、冲击实验对复合材料的力学性能进行了表征;通过紫外老化实验对复合材料的耐候性进行了表征;通过扫描电镜和热重分析对复合材料的断面形貌和耐热性进行了表征。结果表明:碳纤维增强树脂基复合材料具有良好的耐候性、力学性能、而且还具有质量轻、高比强度等一系列优异的性能。     

高比表面积和高吸附活性碳纤维

本实用新型公开了一种高比表面积和高吸附活性碳纤维,活性碳纤维的比表面积≥1500m2/g,纤维规格为2D-3D。本实用新型结构合理,比表面积大,在全球倡导“低碳”经济,     

碳纤维产业现状分析

对结构用材料力学性能的比较表明,碳纤维的优势主要是具有高比刚度,因此成为结构轻量化的最佳选择,其主要应用对象应是兼具减重和变形要求的结构。碳纤维复合材料产品能被市场接受的前提是其全寿命成本优于其他材料制造的产品,复合材料民机结构的发展史表明,通过材料、设计和制造工艺综合研究,低成本复合材料技术已实现了产业化,从而实现了在民用飞机结构中的大规模应用,碳纤维复合材料在工业领域的大规模应用也将指日可待。并指出目前国内碳纤维力学性能稳定性评价体系的问题,对国产碳纤维进入工业应用设置了不合理的障碍,因此需开展此项研究。     

碳纤维结构吸波材料及其吸波碳纤维的制备

碳纤维结构吸波材料是一类多功能复合材料,具有承载和减小雷达反射截面的双重功能,是一种非常有发展前途的吸波材料。碳纤维结构吸波材料以其优异的力学性能和隐身特性已大量应用于隐身技术。本文讨论了碳纤维结构吸波的应用,碳纤维结构吸波材料的类型及其结构型式设计,探讨了吸波波对碳纤维进行掺杂改性,制备出吸波性能优良的碳纤维、改变碳纤维的截面形状和大小,对碳纤维进行表面改性以及对碳纤维进行掺杂改性,制备出吸波性     

X射线光电子能谱研究活性碳纤维表面结构

研制了各种不同结构的活性碳纤维。并用 X 射线光电子能谱对元素组成、相对含量、表面官能团类型以及原料、制备工艺的关系进行了全面的研究。用曲线拟合分峰技术对谱峰进行了数学处理。结果表明,C 和 O 是活性碳纤维的基本元素。采用不同原料和制备工艺,活性碳纤维表面还含有少量的 N、P、Ca 等杂原子。纤维表面碳大部分为类石墨碳,C—H是活性碳纤维一种不可忽略的基团。氧元素主要与碳生成表面含氧基团如 C—OH、C=O、C(?)及酯等。C—OH 与基体碳有一定程度的共轭。表面的氮主要以胺基或亚胺基形式存在。磷的结合态有氧化磷以及各种磷酸盐。未经活化的碳纤维,含氧官能团的含量及总含量不比相应活性碳纤维低,个别样品还高。活化过程的脱羧反应是导致活性碳纤维生成高比表面积的根本原因,提高活化温度或增加活化剂浓度时,活性碳纤维表面含氧量反而下降。     

增材制造连续碳纤维增强金属基复合材料性能

采用增材制造工艺方法进行具有高比强度、密度小等优良性能连续碳纤维增强金属基复合材料的直接制备。研究了连续碳纤维表面改性、路径搭接率、打印喷头温度、基板温度、打印速度等过程处理方法及工艺参数对所制备金属基复合材料抗拉强度的影响。研究结果表明,对连续碳纤维原材料实施表面改性处理,可以实现制备过程中熔融金属基体与连续碳纤维之间的良好浸润复合,以提高复合材料的抗拉强度;增大路径搭接率,可以有效提高增材制造复合材料内部纤维的体积占比,从而增大其抗拉强度;升高打印喷头温度、基板温度、打印速度,可以减小熔融金属表面张力,提高其流动性,并有利于沉积层间实现良好重熔,从而有效避免在已沉积层表面裂纹处和路径搭接区凹坑处形成气孔缺陷,进一步提升复合材料的抗拉强度。     

近期日本碳纤维复合材料研发进展

自1970～2011年日本PAN基碳纤维（PAN-CF）及其复合材料（CFRP）已经历导入期、成长期、扩大期、正式扩大期,而自2012～2020年将进入飞跃式扩大期,体现在产业用途飞跃发展,汽车用途正式扩大。日本CFRP成型技术已趋完善。东丽、帝人、三菱丽阳等8家公司与研究所近期的CFRP研发成果作了介绍,有些新成型工艺技术和产品具世界领先和先进水平。最后分别介绍了吴羽化学和三菱树脂公司的通用级沥青基碳纤维和中间相沥青基碳纤维及其复合材料的发展形势。     

影响粘胶基碳纤维收率和性能的因素研究

粘胶纤维是目前生产碳纤维的三大原材料之一。由于粘胶基碳纤维所固有的缺点,使其应用范围受到限制,也限制了它的发展,但由于它本身所具有的独特性能,在导弹、火箭等战略武器的应用领域具有不可取代的作用。本文主要详细介绍了制备过程对粘胶基碳纤维收率和性能的影响,并对粘胶基碳纤维的发展前景作了展望。     

浅析沥青基碳纤维的市场前景与生产现状

通过对碳纤维的市场前景分析 ,肯定了发展沥青基碳纤维产品的必要性 ,同时介绍了我国沥青基碳纤维的生产现状     

酚醛纤维的研究进展及应用

综述了国内外酚醛纤维的研究发展情况;介绍了酚醛纤维在阻燃、增强、耐烧蚀绝热材料、抗菌、制备酚醛基碳纤维以及酚醛基活性炭纤维等方面的应用;指出加快发展我国酚醛纤维产品的必要性,各种高性能、功能化酚醛纤维、酚醛基碳纤维以及酚醛基活性炭纤维将是未来研究开发的重点。     

日本碳纤维技术发展史研究

碳纤维技术始于美国,兴于日本。综述了对日本聚丙烯腈(PAN)基碳纤维技术突破发挥了关键作用的8个主要因素,介绍了开创日本沥青基碳纤维技术的代表人物及其技术贡献,分析了日本高性能碳纤维技术发展中值得关注的四点事实。     

新世纪初世界碳纤维透视

本文介绍了新世纪初世界常规级 (Conventionaltow ,简称CT)和大丝束 (Largetow ,简称LT)PAN基碳纤维的发展近况和CT和LT碳纤维的竞争势态 ,提出如何正确认识CT和LT碳纤维的利弊与相应市场 ,指出了发展我国碳纤维的机遇与挑战及几点意见和建议。     

碳纤维加固法在桥墩加固工程中的应用技术

在混凝土加固工程通常采用钢板粘接加固法和碳纤维粘接加固法。钢板加固法目前用的较多,设计理论和施工技术较为成熟;碳纤维布加固法是近年来发展较快的加固方法,以强度高、质量轻、耐腐蚀、施工简单等特点备受关注。本文以日本首都高速道路公司承担的首都高速3号线高架桥桥墩抗震加固工程为例,讨论碳纤维在混凝土加固工程中的实用技术。     

碳纤维复合材料在固体火箭上的应用

本文简要地论述了国内外碳／碳复合材料（Ｃ／Ｃ）,碳纤维增强塑料（Ｃ／Ｐ）在固体火箭发动机壳体、喷管上的应用。指出高性能,低成本碳纤维是发展我国战术固体火箭的关键。     

碳纤维及其复合材料在汽车行业的应用及展望

在汽车行业,碳纤维及其复合材料发挥着越来越重要的作用,从车身到发动机,碳纤维正在逐步取代金属材料,极大地提高了汽车的性能。简要介绍了碳纤维的研发情况,例举了碳纤维复合材料在汽车车身、压缩气罐、制动摩擦片上的应用。     

聚丙烯腈纤维片层组织结构演变历程的研究

为了研究原丝中片层微观组织的演变性,借助电子显微镜,跟踪了片层组织结构在纺丝、预氧化和炭化过程中所发生的变化。结果发现:原丝由取向不同的片层组织结构构成,形成最终碳纤维后,碳层不会在C轴上做有规则的ABA式堆砌,个别的碳层面绕C轴发生旋转而失去碳层的三维有序结构,仅仅生成二维有序的乱层结构。预氧化纤维有“皮芯结构”,外层由与纤维轴平行或者倾斜成一定角度的微纤片层结构组成,而内部是杂乱无章的片层结构,或者是微小的空隙,皮层的厚薄与预氧化处理方式有关。经过1000℃烧制的碳纤维层片厚度约为0.03~0.10滋m。经过1350℃炭化后所得的纤维,由许多类似鱼鳞的片层构成,片层上有纳米级的微晶。     

The effect of hydroxyl‐terminated polybutadiene‐grafted carbon fiber on the impact performance of carbon fiber–epoxy resin composites

Carbon fiber (CF) containing 1.4 and 2.1 mmol/g of —COOH and —OH groups, respectively, was functionalized by using an excess of tolylene‐2,4‐diisocyanate. The NCO‐modified CF was submitted to a graft reaction with hydroxyl‐terminated polybutadiene (HTPB). The HTPB‐grafted carbon fiber was employed as reinforcing agent for epoxy resin‐based composites. The presence of the flexible HTPB at the interface between the fiber and the matrix resulted in a substantial improvement on impact strength. Additional improvement on toughness was achieved by using epoxy matrix containing dispersed phase of HTPB. The composite morphology was also studied by scanning electron microscopy. © 1999 John Wiley & Sons, Inc. J Appl Polym Sci 74: 1424–1431, 1999