高性能碳纤维纸及其应用

本文简要介绍碳纤维纸及其原材料，制造方法，以及它作为功能材料的若干应用领域。     

高性能碳纤维研发成果通过鉴定

<正>由中复神鹰碳纤维有限责任公司、中国复合材料集团有限公司、连云港鹰游纺机有限责任公司以及江苏奥神集团有限责任公司承担的干喷湿纺SYT45高性能碳纤维工程化关键技术及设备研发项目于2013年11月通过专家鉴定。鉴定委员会专家一致认为中复神鹰在国内率先突破了千吨级碳纤维原丝干喷湿纺工业化制造技术,项目总体技术达到国内领先水平,产品性能达国际同类产品先进水平,建议今后进     

高性能碳纤维及其复合材料的技术进步

高性能聚丙烯腈基碳纤维经过２５年的开发和技术进步，出现了高强中模和高强高模的系列产品，而高性能沥青基碳纤维经过１８年的研究开发，出现了超高模量、高导热性和氟化碳纤维等品种。本文重点介绍其新技术、成形用中间材料及高性能复合材料的新进展。     

碳纤维复合材料发动机壳体用高性能树脂基体的研制

在综合考虑树脂黏度、力学性能、耐热性能的基础上。开发了适用于碳纤维复合材料火箭发动机壳体温法缠绕成型工艺用耐高温和韧性环氧树脂基体。用差示扫描式量热法(DSC)、傅里叶红外光谱FT—IR等分析技术对该韧性树脂基体的固化反应动力学参数、树脂基体固化物的性能和复合材料的性能进行了系统的研究。结果表明，该韧性树脂基体黏度低，适用期长，韧性好，与碳纤维界面粘接强度高，所制得的复合材料火箭发动机壳体纤维强度转化率高。为今后相关方面的研究指明了方向。     

美国高性能碳纤维技术发展史研究

较全面地综述了美国科学家在高性能碳纤维技术发展初期所做的科学技术贡献。碳纤维发明于美国,最早被用作白炽灯的发光体,目前其高端应用主要是航空航天器的结构材料。在将碳纤维应用从灯泡拓展到航空航天器的过程中,原美国联合碳化物公司帕尔马技术中心(Union Carbide Corp.'s Parma Technical Center)的两位科学家在高性能碳纤维技术基础研究方面发挥了奠基作用。该中心罗格·贝肯(Roger Bacon)1958年发现了石墨晶须(graphite whiskers)超高强度现象,并于1964年发明了制备高模量碳纤维的热拉伸(hot-stretching)高温处理技术;伦纳德·辛格(Leonard Singer)1970年发明了中间相沥青基石墨纤维制备工艺技术。可以说,这三项发现发明开创了碳纤维高性能化发展的科学技术基础。     

我国高性能碳纤维产业化发展

分析了我国高性能碳纤维的供需现状,指出我国高性能碳纤维产业链中存在的原丝质量、工程化技术和市场开发的问题;提出应确定高性能碳纤维的市场定位,解决制约产业链发展的技术及工程问题,争取政策支持,进行从聚合、原丝到预氧化和碳化一条龙技术的配套开发,促进高性能碳纤维产业链的发展。     

高性能碳纤维产业化实现突破

<正>国家发改委于2008～2009年组织实施了高性能纤维复合材料高技术产业化专项,重点支持碳纤维、芳纶纤维、高强聚乙烯纤维及其高性能复合材料的生产技术及关键装备的产业化示范,主要目标是突破制约我国高性能纤维及复     

高性能碳纤维产业化实现突破

国家发改委于2008--2009年组织实施了高性能复合纤维材料高技术产业化专项,重点支持碳纤维、芳纶、高强聚乙烯纤维及其高性能复合材料的生产技术及关键装备的产业化示范,主要目标是突破制约我国高性能纤维及复合材料产业发展的关键技术瓶颈,提高我国高性能复合材料设计、制造和开发应用的水平,建立一批具有自主知识产权和创新能力的新型产业群和研发基地,以满足国民经济以及航空航天等高技术产业发展的需求。     

2007年中国高性能纤维展望

近几年世界高科技纤维供应短缺,促使中国加大研发的投入力度,并吸引多家有实力的企业参入产业化的行列。2007年PAN基碳纤维、对位芳酰胺纤维、连续玄武岩纤维及聚苯硫醚等纤维将开始兴建较大规模生产厂,这些产品的基本品种依赖进口的时代即将过去。然而,2007年起我国主要高性能纤维又将出现小而散的局面,在未来1～3a间市场竞争将加剧,有关主管部门应加强宏观指导和调控,避免低水平重复建设。     

创新为世界高性能纤维带来勃勃生机

陈述了国内外近期聚丙烯腈基碳纤维、对位芳酰胺及其共聚纤维、超强聚乙烯纤维、玄武岩纤维、液晶聚芳酯纤维及沥青基碳纤维生产厂家的研发、创新和扩产情况,显示了这些高性能纤维对全球开发可再生新能源、节能减排和各种产品的更新换代有重要作用,因此在当前世界经济不景气的形势下,通过不断革新生产工艺、提高生产效率和产品质量、降低生产成本、开发新品种及发展下游复合材料等制品,仍可保持两位数的需求增长。中国的主要高性能纤维正在实现初步产业化,但有些性能档次较低、性能稳定性稍差,远未形成系列化产品,与国外同类产品相比差距较大,今后应进一步加大研发投入,通过不断创新发展自己的知识产权,才能逐步缩小差距,提高产品的国际竞争力。     

基于晶体角度研究聚丙烯腈基原丝及其碳纤维性能

纤维内晶体的结晶度、晶体尺寸等均会对聚丙烯腈基原丝及碳纤维的性能产生影响。从晶体角度出发,采用X射线衍射仪、光学显微镜、扫描电子显微镜等对碳纤维及其原丝的结构、性能进行测试,分别对干喷湿纺与湿法纺丝制备的高低细旦化原丝及碳纤维、不同碳化程度碳纤维进行对比,分析纤维内部晶体结构对碳纤维特性的影响。结果表明:干喷湿纺工艺及高倍拉伸更容易获得较高力学性能的碳纤维。     

高性能玻璃纤维研究

结合近年来高强玻璃纤维研究,介绍了国内外高性能玻璃纤维的力学性能研究方法及数据,论述了高性能玻璃纤维在高温、化学腐蚀等条件下的力学性能优势,对比分析了高性能玻璃纤维增强复合材料的机械性能。作为复合材料的增强基材,高性能玻璃纤维能够更好地满足复合材料工艺及功能的要求。     

高性能纤维及其复合材料与低碳经济

介绍了高性能纤维及其复合材料在推动低碳经济发展中的作用,详述了高性能纤维在能源开发及利用、节能减排、减少资源消耗等方面的使用情况,指出高性能纤维及其复合材料是推动低碳经济发展的重要支撑。     

高模量碳纤维的现状及发展(3)

主要介绍了国内外聚丙烯腈基和沥青基高模量碳纤维的研究现状及发展趋势。⑴高模量碳纤维的发展方向:1980年代,两大高模量碳纤维都朝着高强高模方向发展,以满足飞机主承力结构件高强高模并重的需要,因而促使高模量碳纤维的性能从单一高模化向高强高模化方向迈进,如东丽公司的M50J和M60J的抗拉伸强度(σ)分别为4.12 GPa和3.92 GPa,抗拉伸模量(E)分别为475 GPa和588 GPa,与M50(σ:2.45 GPa,E:490 GPa)相比均大幅度提高;1990年代率先研制出XN-70(σ:3.3 GPa,E:690 GPa)和FT-700(σ:3.3 GPa,E:700 GPa)沥青基高强高模碳纤维产品不久,美国AMOCO公司也生产出Thorne K-1000(σ:3.1 GPa,E:956 GPa)商品,满足了工业界的需求。⑵原丝的品质是提升高强高模碳纤维性能的关键:人们特别关注聚合物单体、溶剂、环境等的净化,以及聚合纺丝工艺参数的选择和调整,目的是如何能生产出低灰份杂质,细直径,高碳收率,高取向度和结晶度,毛丝少,柔韧性好,均匀稳定的优质原纤维。优质原纤维是制备高强高模的物质基础。⑶热处理制备工序、设备选型及工艺参数的调控也是提高高强高模碳纤维性能不可或缺的条件:人们在热处理过程用DSC-TG(热分析仪)、EA(元素分析仪)、FE-SEM(场发射扫描电镜)、HRTEM(高分辨透射电镜)、XES(X-射线能谱仪)、XRD(X-射线衍射仪)、Raman(拉曼光谱)、NMR(核磁共振仪)、STM(原子力显微镜)和AAS(原子吸收光谱)等先进的测试分析方法以及万能材料试验机等,研究各工序的工艺参数对产品性能和结构的影响,并详细的用图表阐述之。前人研究的成果加速了世界高强高模碳纤维性能的提升。进而提出了提高我国高强高模碳纤维的关键技术(例如研制非硅系新油剂,加强各工序的净化度和设备加工精度,强化工艺参数调控精度和加强灵活可变性,分析测试的准确度和测试方法的统一性等)。同时简介了高模量碳纤维的应用领域和前景。     

高模量碳纤维的现状及发展(2)

主要介绍了国内外聚丙烯腈基和沥青基高模量碳纤维的研究现状及发展趋势。⑴高模量碳纤维的发展方向:1980年代,两大高模量碳纤维都朝着高强高模方向发展,以满足飞机主承力结构件高强高模并重的需要,因而促使高模量碳纤维的性能从单一高模化向高强高模化方向迈进,如东丽公司的M50J和M60J的抗拉伸强度(σ)分别为4.12 GPa和3.92 GPa,抗拉伸模量(E)分别为475 GPa和588 GPa,与M50(σ:2.45 GPa,E:490 GPa)相比均大幅度提高;1990年代率先研制出XN-70(σ:3.3 GPa,E:690 GPa)和FT-700(σ:3.3 GPa,E:700 GPa)沥青基高强高模碳纤维产品不久,美国AMOCO公司也生产出Thorne K-1000(σ:3.1 GPa,E:956 GPa)商品,满足了工业界的需求。⑵原丝的品质是提升高强高模碳纤维性能的关键:人们特别关注聚合物单体、溶剂、环境等的净化,以及聚合纺丝工艺参数的选择和调整,目的是如何能生产出低灰份杂质,细直径,高碳收率,高取向度和结晶度,毛丝少,柔韧性好,均匀稳定的优质原纤维。优质原纤维是制备高强高模的物质基础。⑶热处理制备工序、设备选型及工艺参数的调控也是提高高强高模碳纤维性能不可或缺的条件:人们在热处理过程用DSC-TG(热分析仪)、EA(元素分析仪)、FE-SEM(场发射扫描电镜)、HRTEM(高分辨透射电镜)、XES(X-射线能谱仪)、XRD(X-射线衍射仪)、Raman(拉曼光谱)、NMR(核磁共振仪)、STM(原子力显微镜)和AAS(原子吸收光谱)等先进的测试分析方法以及万能材料试验机等,研究各工序的工艺参数对产品性能和结构的影响,并详细的用图表阐述之。前人研究的成果加速了世界高强高模碳纤维性能的提升。进而提出了提高我国高强高模碳纤维的关键技术(例如研制非硅系新油剂,加强各工序的净化度和设备加工精度,强化工艺参数调控精度和加强灵活可变性,分析测试的准确度和测试方法的统一性等)。同时简介了高模量碳纤维的应用领域和前景。     

高模量碳纤维的现状及发展(1)

主要介绍了国内外聚丙烯腈基和沥青基高模量碳纤维的研究现状及发展趋势。⑴高模量碳纤维的发展方向:1980年代,两大高模量碳纤维都朝着高强高模方向发展,以满足飞机主承力结构件高强高模并重的需要,因而促使高模量碳纤维的性能从单一高模化向高强高模化方向迈进,如东丽公司的M50J和M60J的抗拉伸强度(σ)分别为4.12 GPa和3.92 GPa,抗拉伸模量(E)分别为475 GPa和588 GPa,与M50(σ:2.45 GPa,E:490 GPa)相比均大幅度提高;1990年代率先研制出XN-70(σ:3.3 GPa,E:690 GPa)和FT-700(σ:3.3 GPa,E:700 GPa)沥青基高强高模碳纤维产品不久,美国AMOCO公司也生产出Thorne K-1000(σ:3.1 GPa,E:956 GPa)商品,满足了工业界的需求。⑵原丝的品质是提升高强高模碳纤维性能的关键:人们特别关注聚合物单体、溶剂、环境等的净化,以及聚合纺丝工艺参数的选择和调整,目的是如何能生产出低灰份杂质,细直径,高碳收率,高取向度和结晶度,毛丝少,柔韧性好,均匀稳定的优质原纤维。优质原纤维是制备高强高模的物质基础。⑶热处理制备工序、设备选型及工艺参数的调控也是提高高强高模碳纤维性能不可或缺的条件:人们在热处理过程用DSC-TG(热分析仪)、EA(元素分析仪)、FE-SEM(场发射扫描电镜)、HRTEM(高分辨透射电镜)、XES(X-射线能谱仪)、XRD(X-射线衍射仪)、Raman(拉曼光谱)、NMR(核磁共振仪)、STM(原子力显微镜)和AAS(原子吸收光谱)等先进的测试分析方法以及万能材料试验机等,研究各工序的工艺参数对产品性能和结构的影响,并详细的用图表阐述之。前人研究的成果加速了世界高强高模碳纤维性能的提升。进而提出了提高我国高强高模碳纤维的关键技术(例如研制非硅系新油剂,加强各工序的净化度和设备加工精度,强化工艺参数调控精度和加强灵活可变性,分析测试的准确度和测试方法的统一性等)。同时简介了高模量碳纤维的应用领域和前景。     

高性能纤维的发展现状及特点与应用

介绍我国高性能纤维的发展现状以及聚对苯撑苯并二噁唑(PBO)纤维、聚苯硫醚(PPS)纤维、超高相对分子质量聚乙烯(UHMWPE)纤维三种常见的高性能纤维的应用,并采用了热性能分析(热重分析、热力学分析、动态力学分析)的测试方法介绍了PBO纤维、PPS纤维的特点。