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碳纤维性能表

碳纤维性能表

碳纤维·复合材料

本数据单所引用的产品数据和参数是在三菱丽阳株式会社实验室中在严密控制条件下从这种材料上获得的。因此,相信这些数据和参数能够反映出产品的代表性属性。如果用户对这些产品使用不当,或者在受到控制的条件下使用这些产品,三菱丽阳株式会社均不承担任何责任。应用这种材料而得出的数值来自加工细节。建议用户自行开发其应用技术并且获取和其具体应用及工艺相一致的数据。

PYROFIL PP-AWC 05/15/2009 CAT I

预浸布

高性能碳纤维的性能及其应用

科技进展 高性能碳纤维的性能及其应用 张新元 何碧霞 李建利 张 元 (陕西省纺织科学研究所) 摘要: 探讨高性能碳纤维的性能及其应用领域。介绍了碳纤维的分类、制备、性能特征、应用以及国内 外产业发展状况,分析了国际碳纤维产业的情况和我国碳纤维产业的现状及发展趋势。碳纤维应用涉及航空航天、体育运动、一般制造业、土木建筑、能源开发等领域。随着科技的发展和碳纤维应用技术的不断完善,碳纤维产业的发展空间必将越来越广。 关键词: 碳纤维;强度;比电阻;结晶度;聚丙烯腈;碳纤维机织物 中图分类号:TS102 .52+7 2 文献标志码:A 文章编号:1001 7415(2011)04 0065 04Property and Application of H igh perfor m ance Carbon Fiber Zhang X i n yuan H e B i x ia L i J i a nli Zhang Y uan (Shaanx iT extil e Sc i ence and T echno logy Instit ute) A bstrac t H igh perfor m ance carbon fi ber prope rty and appli cati on we re d i scussed .C l assifi cation and m anu fact ure o f carbon fiber w ere i ntroduced ,carbon fi ber property ,appli cation ,deve l op m ent at hom e and abroad w ere i n troduced as w ell as .The applica ti on fie l d i nc l udes aerospace field ,spo rts field ,genera l m anufacturi ng field ,civ il constructi on fi e l d and energy dev elopment fi e l d et a.l Interna ti ona l carbon fi ber i ndustry situati on ,current situati on and deve lop m ent trend o f dom estic carbon fi be r industry w ere ana l y sed .carbon fiber i ndustry dev elopment w ou l d be m ore and mo re w i de l y as the deve lopment o f techno logy and the perfection o f carbon fibe r app licati on technology . K ey W ords Carbon F i ber ,Strength ,Specific R esistance ,Cry sta lli nity ,Po l yacrylon itr ile ,Carbon F i ber W oven F abr i c 高性能纤维具有高强度、高模量、耐高温、耐气候、耐化学试剂等特性,是近年来纤维高分子材料领域中发展迅速的一类特种纤维。高性能纤维品种较多,目前已规模化生产的有碳纤维、芳纶纤 维等,既可作为结构材料承载负荷,又可作为功能材料发挥作用,是性能优越的战略性新型材料。 目前,高性能纤维中碳纤维是大规模生产的一个品种,具有较高的比强度、比模量和较小的体积质量。碳纤维既具有碳材料的固有特性,又兼备纺织纤维的柔软可加工性,具有优异的力学性能,近年来被广泛应用于航空、航天、汽车、化工、能源、交通、建筑、电子、体育运动器材等领域。 1 碳纤维的制备及分类 碳纤维的制备目前是采用一些含碳的有机纤维(如尼龙丝、腈纶丝、人造丝等)做原料,将有机 作者简介:张新元(1962-),男,高级工程师,西安,710038 收稿日期:2010 12 23 纤维与塑料树脂结合在一起,放在稀有气体的环境中,在一定张力、温度、压强下,经过一定时间的 预氧化、碳化和石墨化处理等强热过程制成。碳纤维按原丝类型可分为聚丙烯腈(P AN )基碳纤维、沥青基碳纤维、粘胶基碳纤维和酚醛基碳纤维4类。P AN 基碳纤维是目前制备碳纤维的第一大原料,其产量约占世界总产量的95%左右。沥青基碳纤维约占4%,粘胶基碳纤维约占1%,酚醛基碳纤维尚处于实验室研究,未形成产业化。 碳纤维按形态可分为长丝、短纤维和短切纤维。长丝应用在工业结构件和宇航结构件中,短纤维主要应用在建筑行业,如短碳纤维石墨低频电磁屏蔽混凝土、工业用碳纤维毡等。碳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1000M Pa 、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。

碳纤维的特性及应用

碳纤维的特性及应用 碳纤维是高级复合材料的增强材料,具有轻质、高强、高模、耐化学腐蚀、热膨胀系数小等一系列优点,归纳如下: 一、轻质、高强度、高模量 碳纤维的密度是1.6-2.5g/cm3,碳纤维拉伸强度在2.2Gpa以上。因此,具有高的比强度和比模量,它比绝大多数金属的比强度高7倍以上,比模量为金属的5倍以上。由于这个优点,其复合材料可广泛应用于航空航天、汽车工业、运动器材等。 二、热膨胀系数小 绝大多数碳纤维本身的热膨胀系数,室内为负数(-0.5~-1.6)×10-6/K,在200~400℃时为零,在小于1000℃时为1.5×10-6/K。由它制成的复合材料膨胀系数自然比较稳定,可作为标准衡器具。 三、导热性好 通常无机和有机材料的导热性均较差,但碳纤维的导热性接近于钢铁。利用这一优点可作为太阳能集热器材料、传热均匀的导热壳体材料。 四、耐化学腐蚀性好 从碳纤维的成分可以看出,它几乎是纯碳,而碳又是最稳定的元素之一。它除对强氧化酸以外,对酸、碱和有机化学药品都很稳定,可以制成各种各样的化学防腐制品。我国已从事这方面的应用研究,随着今后碳纤维的价格不断降低,其应用范围会越来越广。 五、耐磨性好 碳纤维与金属对磨时,很少磨损,用碳纤维来取代石棉制成高级的摩檫材料,已作为飞机和汽车的刹车片材料。 六、耐高温性能好 碳纤维在400℃以下性能非常稳定,甚至在1000℃时仍无太大变化。复合材料耐高温性能主要取决于基体的耐热性,树脂基复合材料其长期耐热性只达300℃左右,陶瓷基、碳基和金属基的复合材料耐高温性能可与碳纤维本身匹配。因此碳纤维复合材料作为耐高温材料广泛用于航空航天工业。 七、突出的阻尼与优良的透声纳 利用这二种特点可作为潜艇的结构材料,如潜艇的声纳导流罩等。 八、高X射线透射率 发挥此特点已经在医疗器材中得到应用。 九、疲劳强度高 碳纤维的结构稳定,制成的复合材料,经应力疲劳数百万次的循环试验后,其强度保留率仍有60%,而钢材为40%,铝材为30%,而玻璃钢则只有20%-25%.因此设计制品所取的安全系数,碳纤维复合材料为最低。

碳纤维产业现状及发展前景

碳纤维:从“无”到“有”到“好” 随着国家政策扶持力度的不断增大及市场需求的日益增长,我国碳纤维出现了前所未有的产业化建设热潮,国产碳纤维技术和产业化水平显著提高。特别是最近十年,在国家科技与产业计划的支持下,高性能碳纤维及其复合材料在关键技术、装备及应用等方面取得了突破性进展,初步建立起国产碳纤维制备技术研发、工程实践和产业化建设的较完整体系,技术发展速度明显加快,产品质量不断提高,有效缓解了国防建设重大工程对国产高性能碳纤维的迫切需求。 目前,国内大小碳纤维生产企业近40家,其中,拥有千吨以上规模生产线的企业4家,拥有五百吨级生产线的企业5家。国产碳纤维总产能达到1.96万吨。主要产品为12K及以下规格小丝束PAN基碳纤维,其中,T300级碳纤维性能达到国际水平,已进入产业化发展阶段,并在航空航天领域得到了应用;T700级碳纤维已建成千吨级生产线,产品进入应用考核阶段,低成本干喷湿纺T700级碳纤维已经实现规模化生产;T800级碳纤维吨级线建成并已实现批量生产。但高模、高模高强碳纤维的工程化制备技术及更高等级碳纤维的制备关键技术还有待攻关。 总体上讲,目前我国碳纤维产业整体发展水平仍与国外存在较大差距。主要表现在碳纤维原丝生产工艺路线单一、纺丝速度慢、效率低;生产线规模小,产能分散,低端产品产能过剩但生产线开工率低,年产量不足产能的20%;产品品种规格单一、性能稳定性不高、同质化现象严重、成本居高不下;生产装备自主设计制造能力不足、对生产工艺的适应性差;油剂、上浆剂等原辅料开发不配套;下游应用技术发展与碳纤维技术不匹配,下游应用市场对碳纤维产业发展牵引力不足等。特别是,由于低成本、稳定化、规模化生产技术的欠缺,绝大多数碳纤维产品的成本与市场售价倒挂,我国碳纤维企业面临着国内企业间恶性竞争和国外企业恶意压价的内忧外患,生存状况不容乐观。 而目前,国际碳纤维产业及下游应用市场均呈现欣欣向荣的繁荣景象,一方面国际碳纤维应用市场继续以6-8%的增速不断扩大,应用领域进一步拓展;另一方面,全球各大碳纤维制造商已陆续宣布了大幅扩产计划,市场竞争空前激烈。 面对国际碳纤维产业如此明确的发展信号,“十三五”期间,我国碳纤维产

碳纤维材料性能及应用

碳纤维材料的性能及应用 碳纤维是一种纤维状碳材料。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,具有许多宝贵的电学、热学和力学性能的新型材料。 碳纤维的微观结构类似人造石墨,是乱层石墨结构。另外,碳纤维是指含碳量高于90%的无机高分子纤维。其中含碳量高于99%的称石墨纤维。 性能特点: 碳纤维的比重小,抗拉强度高,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。总之,碳纤维是一种力学性能优异的新材料。 应用领域: 用碳纤维与塑料制成的复合材料所做的飞机不但轻巧,而且消耗动力少,推力大,噪音小;用碳纤维制电子计算机的磁盘,能提高计算机的储存量和运算速度;用碳纤维增强塑料来制造卫星和火箭等宇宙飞行器,机械强度高,质量小,可节约大量的燃料。1999年发生在南联盟科索沃的战争中,北约使用石墨炸弹破坏了南联盟大部分电力供应,其原理就是产生了覆盖大范围地区的碳纤维云,这些导电性纤维使供电系统短路。 目前,人们还不能直接用碳或石墨来抽成碳纤维,只能采用一些含碳的有机纤维(如尼龙丝、腈纶丝、人造丝等)做原料,将有机纤维跟塑料树脂结合在一起,放在稀有气体的气氛中,在一定压强下强热炭化而成碳纤维是纤维状的碳材料,其化学组成中含碳量在90%以上。由于碳的单质在高温下不能熔化(在3800K以上升华),而在各种溶剂中都不溶解,所以迄今无法用碳的单质来制碳纤维。碳纤维可通过高分子有机纤维的固相碳化或低分子烃类的气相热解来制取。目前世界上产生的销售的碳纤维绝大部分都是用聚丙烯腈纤维的固相碳化制得的。其产生的步骤为A预氧化:在空气中加热,维持在200-300度数十至数百分钟。预氧化的目的为使聚丙烯腈的线型分子链转化为耐热的梯型结构,以使其在高温碳化时不熔不燃而保持纤维状态。B碳化:在惰性气氛中加热至1200-1600度,维持数分至数十分钟,就可生成产品碳纤维;所用的惰性气体可以是高纯的氮气、氩气或氦气,但一般多用高纯氮气。C石墨化:再在惰性气氛(一般为高纯氩气)加热至2000-3000度,维持数秒至数十秒钟;这样生成的碳纤维也称石墨纤维。碳纤维有极好的纤度(纤度的表示法之一是9000米长的纤维的克数),一般仅约为19克;拉力高达300KG/MM2;还有耐高温、耐腐蚀、导电、传热、彭胀系数小等一系列优异性能。目前几乎没有其他材料像碳纤维那样具有那么多的优异性能。目前,碳纤维主要是制成碳纤维增强塑料来应用。这种增强塑料比钢、玻璃钢更优越,用途非常广泛,如制造火箭、宇宙飞船等重要材料;制造喷气式发动机;制造耐腐蚀化工设备等。羽毛球:现在大部分羽毛球拍杆由碳纤维制成。【碳纤维】carbon fibre 含碳量高于90%的无机高分子纤维。其中含

2016年中国碳纤维行业发展状况及市场分析

1、国际碳纤维行业分析 (1)国际碳纤维行业发展概况 20世纪中叶,发达国家投入大量人力和物力研究碳纤维,碳纤维复合材料最初由于其在结构轻量化中无可替代的材料性能,首先在军用航空航天领域得到了青睐;1959年,日本大阪工业技术试验所的进藤昭男首先发明了聚丙烯腈(PAN)基碳纤维,1964年,英国皇家航空研究所(RAE)的瓦特等人打通了生产高性能聚丙烯腈(PAN)基碳纤维的工艺流程,在纤维的热稳定化过程中施加了张力牵伸,以满足结构的转化,使聚丙烯腈(PAN)基碳纤维成为主流产品,并于20世纪70年代开启民用碳纤维商业化应用;20世纪80年代至90年代,碳纤维在民用航空领域的引领下得以快速发展;进入21世纪,碳纤维生产工艺技术已经成熟,随着碳纤维应用领域的扩大,碳纤维的市场需求急剧增加,碳纤维产业日趋成熟。 从全球碳纤维市场的份额划分看,国际碳纤维市场依然为日、美企业所垄断。日本是全球最大的碳纤维生产国,世界碳纤维技术主要掌握在日本公司手中,其生产的碳纤维无论质量还是数量上均处于世界领先地位,日本东丽更是世界上高性能碳纤维研究与生产的“领头羊”。 数据显示,在小丝束碳纤维市场上,日本企业所占有的市场份额占到全球产能的 49%;在大丝束碳纤维市场上,日本企业所拥有市场份额占到全球产能的52%,美国企业所拥有的市场份额占全球产能的24%,日美两国合计拥有全球76%的大丝束碳纤维生产能力,处于明显的主导地位。 全球小丝束碳纤维市场份额划分图

全球大丝束碳纤维市场份额划分图 (2)国际碳纤维市场及趋势分析 A.全球碳纤维市场需求及趋势分析

碳纤维很少直接应用,大多是经过深加工制成中间产物或复合材料使用,碳纤维复合材料作为结构件或功能件现已广泛应用在航空航天、工业和体育休闲用品三大领域。碳纤维以其质轻、高强度、高模量、耐高低温和耐腐蚀等特点最早应用于航天及国防领域,如大型飞机、军用飞机、无人机及导弹、火箭、人造卫星和雷达罩等,且航空航天领域用碳纤维的性能等级相对而言是最高的。在工业领域,碳纤维广泛应用在汽车、电缆、风能发电、压力容器、海洋产业、电子器件、工业器材和土木建筑等;在体育休闲用品领域,高尔夫球杆和钓鱼竿最早获得应用,近年来,自行车、网球拍、羽毛球拍等体育用品也越来越多的使用碳纤维材料,一般使用T300级碳纤维就可以满足需求,但为了提升产品性能,部分部件也已开始使用T700级甚至更高性能碳纤维。 随着碳纤维的不断发展,碳纤维在工业领域和航空航天领域的应用范围不断扩大,占比也呈上升趋势,预计到2020年,碳纤维的需求总量将达到15.73万吨,年均复合增长率达到13.62%;到2024年全世界总体需求有望达到21.92万吨,尽管增速有所放缓,但复合增长率仍达到11.38%。其中增速最快的工业领域,未来十年复合增长率将达到14.52%,而最近5年的复合增长率更是高达17.55%。工业领域碳纤维消费占总消费的比例将从2015年的63.55%逐步提升至81.63%。航空航天领域的需求在未来5年进入快速发展期,而体育休闲领域在世界范围内应用相对成熟,需求量每年稳定增加。 全球碳纤维市场需求预测图(吨) a.航空航天领域需求持续增长

碳纤维性能的优缺点及其对策

碳纤维性能的优缺点及其对策 现面以结构加固用的碳纤维布为例说明碳纤维的性能: 碳纤维布加固技术是利用碳素纤维布和专用结构胶对建筑构件进行加固处理,该技术采用的碳素纤维布强度是普通二级钢的10倍左右。具有强度高、重量轻、耐腐蚀性和耐久性强等优点。厚度仅为2mm左右,基本上不增加构件截面,能保证碳素纤维布与原构件共同工作。 1、碳纤维介绍 碳纤维根据原料及生产方式的不同,主要分为聚丙烯腈(PAN)基碳纤维及沥青基碳纤维。碳纤维产品包括PAN基碳纤维(高强度型)及沥青基碳纤维(高弹性型)。 2、环氧树脂 不同类型的树脂还可以保证其对砼具有良好的渗透作用,例如底涂树脂;以及对碳纤维片与砼结构的粘接作用,例如环氧粘结树脂等。 (1)环氧树脂简介 仅仅依靠碳纤维片本身并不能充分发挥其强大的力学特性及优越的耐久性能,只有通过环氧树脂将碳纤维片粘附于钢筋混凝土结构表面并与之紧密地结合在一起形成整体共同工作,才能达到补强的目的。因此,环氧树脂的性能是重要的关键之一。环氧树脂因类型不同而有不同的性能,适应于各个部位的不同要求。例如底涂树脂对混凝土具有良好的渗透作用,能渗入到混凝土内一定深度;粘贴碳纤维片的环氧树脂易于"透"过碳纤维片,有很强的粘结力。依使用温度的不同,树脂还分为夏用及冬用类树脂。 2、碳纤维材料与其他加固材料对比 (1)抗拉强度:碳纤维的抗拉强度约为钢材的10倍。 (2)弹性模量:碳纤维复合材料的拉伸弹性模量高于钢材,但芳纶和玻璃纤维复合材料的拉伸弹性模量则仅为钢材的一半和四分之一。 (3)疲劳强度:碳纤维和芳纶纤维复合材料的疲劳强度高于高强纲丝。金属材料在交变应力作用下,疲劳极限仅为静荷强度的30%~40%。由于纤维与基体复合可缓和裂纹扩展,以及存在纤维内力再分配的可能性,复合材料的疲劳极限较高,约为静荷强度的70%~80%,并在破坏前有变形显著的征兆。 (4)重量:约为钢材的五分之一。 (5)与碳纤维板的比较:碳纤维片材可以粘贴在各种形状的结构表面,而板材更适用于规则构件表面。此外,由于粘贴板材时底层树脂的用量比片材多、厚度大,与混凝土界面的粘接强度不如片材。

碳纤维材料的性能

碳纤维材料的性能及应用 摘要:介绍了碳纤维及其增强复合材料,详细介绍了碳纤维复合材料的分类和特性,着重阐述了碳纤维及其复合材料在高新技术领域和能源、体育器材等民 用领域的应用,并对未来碳纤维复合材料的发展趋势进行了分析。 关键词:碳纤维性能应用 0引言 碳纤维复合材料具有轻质、高强度、高刚度、优良的减振性、耐疲劳和耐腐蚀等优异性能。以高性能碳纤维复合材料为典型代表的先进复合材料作为结构、功能或结构/功能一体化材料,不仅在国防战略武器建设中具有不可替代性,在绿色能源建设、节约能源技术发展和促进能源多样化过程中也将发挥极其重要的作用。若将先进碳纤维复合材料在国防领域的应用水平和规模视作国家安全的重要保证,则碳纤维复合材料在交通运输、风力发电、石油开采、电力输送等领域的应用将与有效减少温室气体排放、解决全球气候变暖等环境问题密切相关。随着对碳纤维复合材料认识的不断深化,以及制造技术水平的不断提升,碳纤维复合材料在相关领域的应用研究与装备不断取得进展,借鉴国际先进的碳纤维复合材料应用经验,牵引高性能碳纤维及其复合材料的国产化步伐,对于改变经济结构、节能减排具有重要的战略意义。 1碳纤维材料 1.1何为碳纤维材料 碳纤维是一种含碳量在9 2% 以上的新型高性能纤维材料, 具有重量轻、高强度、高模量、耐高温、耐磨、耐腐蚀、抗疲劳、导电、导热和远红外辐射等多种优异性能, 不仅是21 世纪新材料领域的高科技产品, 更是国家重要的战略性基础材料, 政治、经济和军事意义十分重大。碳纤维分为聚丙烯睛基、沥青基和粘胶基 3种, 其中90 % 为聚丙烯睛基碳纤维。聚丙烯睛基碳纤维的生产过程主要包括原丝生产和原丝碳化两部分。用碳纤维与树脂、金属、陶瓷、玻璃等基体制成的复合材料, 广泛应用于航空航天领域体育休闲领域以及汽车制造、新型建材、

碳纤维工业发展态势与我国沥青基碳纤维现状

1.碳纤维工业发展态势与我国沥青基碳纤维现状| 所在目录: 王太炎(不详)燃料与化工, Vol. 30, No. 6, 1999 2.光声光谱法在分析沥青基碳纤维样品中的应用| 所在目录: 邓继勇刘秀英(不详)岩矿测试, Vol. 14, No. 3, 1995 3.PAN基及沥青基碳纤维生产现状与展望| 所在目录: 王德诚(中国纺织工业设计院)合成纤维工业, Vol. 21, No. 2, 1998 4.中介相沥青基碳纤维的力学性能| 所在目录: 李新贵黄美荣(天津纺织工学院材料科学系)材料导报, Vol. 11, No. 1, 1997 5.中介相沥青基碳纤维的性能| 所在目录: 李新贵黄美荣(天津纺织工学院)材料科学与工程, Vol. 15, No. 4, 1997 6.插层沥青基碳纤维的电学性能与结构| 所在目录: 李华瑞纪箴(不详)北京科技大学学报, Vol. 17, No. 3, 1995 7.沥青基碳纤维的开发及其设想| 所在目录: 张庆怀李静仁(不详)江西石油化工, Vol. 7, No. 2, 1995 8.沥青基碳纤维表面复合处理的研究| 所在目录: 康勇项素云(大连理工大学高分子材料系)功能高分子学报, Vol. 12, No. 4, 1999 9.对日本沥青基碳纤维技术的考察| 所在目录: 王钰初(上海煤气制气(集团)有限公司)城市公用事业, Vol. 13, No. 5, 1999 10.超大比表面石油沥青基碳纤维微电极研究| 所在目录: 屠一锋徐萍(苏州大学化学化工学院)苏州大学学报:自然科学, Vol. 14, No. 3, 1998 11.沥青基碳纤维增强环氧模塑料的摩擦磨损性能| 所在目录: 杨安乐(上海交通大学材料科学与工程学院复合材料研究所)机械工程材料, Vol. 22, No. 6, 1998 12.碳纤维增强混凝土| 所在目录: 耿志大(沈阳铝镁设计研究院)混凝土与水泥制品, Vol. , No. 5, 1997 13.沥青纤维的预氧化研究(Ⅱ):对氧化规律的探索| 所在目录: 李小宁朱本松(不详)北京服装学院学报, Vol. 14, No. 1, 1994 14.沥青纤维的预氧化研究(I):--纤维结构的变化| 所在目录: 李小宁朱本松(不详)北京服装学院学报, Vol. 13, No. 2, 1993 15.碳纤维和镀铜碳纤维与涂料复合后的电阻率| 所在目录: 李华瑞范晓波(不详)北京科技大学学报, Vol. 15, No. 2, 1993

聚丙烯腈碳纤维性能表征规范

聚丙烯腈碳纤维性能表征规范 聚丙烯腈碳纤维的性能主要有力学性能、热物理性能和电学性能。对于碳纤维材料来说,拉伸力学性能,包括拉伸强度、拉伸模量以及断裂伸长率是其主要力学性能指标。由于纤维材料本身的特点,很难对其压缩力学性能进行有效的表征,因此基本不考虑纤维本身的压缩性能。碳纤维的热物理性能包括热容、导热系数、线膨胀系数等,也是材料应用的重要指标。电性能主要为体积电阻率以及电磁屏蔽方面的性能。对于碳纤维的拉伸力学性能测试,各国都已经基本形成了相应的测试标准系列,这些标准系列同时包括了在力学性能测试时需要的线密度、体密度、上浆量等相关的测试。对于热物理性能,相关的测试标准较少。 5.5.1 碳纤维性能测试标准 日本从1986年开始发布了其碳纤维力学性能测试标准,有关标准见表5.30,其中JIS R7601-1986《碳纤维试验方法》涵盖了碳纤维单丝、束丝的拉伸力学性能测试方法外,还包括以及密度、上浆剂含量、线密度等测试方法及规范。JIS R7601-2006《碳纤维试验方法(修正1)》是在国际对石棉制品应用规定严格的条件下,将JIS R7601-1986中拉伸性能测试中夹持用垫片的石棉材料进行了删除。相比于JIS R7601-1986,JIS R7608-2007《碳纤维-树脂浸渍丝拉伸性能测试方法》被广泛地用于碳纤维力学性能的测试,其可操作性和规范性也更强。 表5.30 日本碳纤维测试标准 序号标准号标准名称 1 JIS R7601-1986 碳纤维试验方法 2 JIS R7602-1995 碳纤维织物试验方法 3 JIS R7603-1999 碳纤维-密度的试验方法

活性碳纤维的特性

活性碳纤维的特性 1) 吸附量大 活性碳纤维对有机气体及恶臭物质(如正丁基硫醇等)的吸附量比粒状活性炭( GAC )大几倍至十几倍。对无机气体也有较好的吸附能力。对水溶液中的无机物、染料、有机物及贵金属的吸附量比 GAC 高 5 — 6 倍。对微生物及细菌也有很好的吸附能力(如对大肠杆菌的吸附率可达 94 — 99% )。对低浓度吸附质的吸附能力特别优良。如对于吸附质的浓度在几 ppm 级时仍可保持很好的吸附量,而 GAC 等吸附材料往往在几十ppm浓度时才有良好的吸附能力。 2) 吸附速度快 对于从气相中吸附气态污染物的吸附速度非常快,对液体的吸附也可很快达到吸附平衡,其吸附速率比 GAC 高数十倍至数百倍。 3) 再生容易,脱附速度快 在多次吸附和脱附过程中,仍能保持原有的吸附性能。如用 120-150 ℃蒸汽或热空气再生处理 ACF 10-30 分钟即可达到完全脱附。 4) 耐热性好 在惰性气体中可耐高温 1000 ℃以上,在空气中的着火点高达 500 ℃以上。 5) 耐酸、耐碱,具有较好的导电性能和化学稳定性。 6) 灰份少。 7) 成型性好,易加工成毡、丝、布、纸等形态。 活性碳纤维的介绍 一般传统上所使用的活性炭可分为粉末状活性炭(AC)和颗粒状活性炭(GAC),上世纪六十年美、日、俄等国家相继研发出第三种形态的活性炭称为活性碳纤维( Activated Carbon Fibers, /ACF )。国内在七十年代末八十年初, 也研发出活性碳纤维。因为活性炭纤维其表面遍布微孔,以及可经二次加工,成为不同形态的毡及布状的材料,与传统的颗粒炭相比,具有较快的吸附、脱附的速度和更便利的操作维护等优点 活性碳纤维(以下简称ACF)的诞生在整个环保产业是一场革命。ACF是以粘胶基纤维为原料,经高温碳化、活化后制成的纤维状新型吸附材料,与社会上公认的比较好的吸附材料颗粒状活性炭相比,ACF具有以下显著的的特点:(一)、比表面积大,有效吸附量高。由于同样重量的纤维的表面积是颗粒的近

碳纤维的发展与现状

人员分工情况 资料收集:蔡煜简江婷婷宋爽韵周晓楠张领中英文摘要:蔡煜张领周晓楠 内容编写:发展部分简江婷婷宋爽韵 现状与差距部分蔡煜张领周晓楠排版校对:简江婷婷宋爽韵 宋爽韵 20110815023 简江婷婷 20110815036 蔡煜 20110815045 周晓楠 20110815047 张领 20110815050

碳纤维的发展与现状 学生:蔡煜简江婷婷宋爽韵周晓楠张领指导老师:秦文峰 摘要:简要介绍了碳纤维的性能、发展历史以及在航空航天领域中的应用,同时分析了国内外碳纤维的发展差距,给出了对我国碳纤维发展的建议。 关键词:碳纤维;碳纤维复合材料;应用领域;发展差距;发展建议 Abstract:The brief introduction of the performance and development history and application in the aviation&aerospace field of carbon fiber ,the analysis of the development gap of carbon fiber between home and abroad ,the advises of carbon fiber’s development to our country are given in this paper. Key words:carbon fiber;carbon fiber composites;application territory; development gap;development advises

碳纤维特性

碳纤维是一种纤维状碳材料。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,具有许多宝贵的电学、热学和力学性能的新型材料。 用碳纤维与塑料制成的复合材料所做的飞机不但轻巧,而且消耗动力少,推力大,噪音小;用碳纤维制电子计算机的磁盘,能提高计算机的储存量和运算速度;用碳纤维增强塑料来制造卫星和火箭等宇宙飞行器,机械强度高,质量小,可节约大量的燃料。目前,人们还不能直接用碳或石墨来抽成碳纤维,只能采用一些含碳的有机纤维(如尼龙丝、腈纶丝、人造丝等)做原料,将有机纤维跟塑料树脂结合在一起,放在稀有气体的气氛中,在一定压强下强热炭化而成碳纤维是纤维状的碳材料,其化学组成中含碳量在90%以上。由于碳的单质在高温下不能熔化(在3800K 以上升华),而在各种溶剂中都不溶解,所以迄今无法用碳的单质来制碳纤维。碳纤维可通过高分子有机纤维的固相碳化或低分子烃类的气相热解来制取。上前世界上产生的销售的碳纤维绝大部分都是用聚丙烯腈纤维的固相碳化制得的。其产生的步骤为A预氧化:在空气中加热,维持在200-300度数十至数百分钟。预氧化的目的为使聚丙烯腈的线型分子链转化为耐热的梯型结构,以使其在高温碳化时不熔不燃而保持纤维状态。B碳化:在惰性气氛中加热至1200-1600度,维持数分至数十分钟,就可生成产品碳纤维;所用的惰性气体可以是高纯的氮气、氩气或氦气,但一般多用高纯氮气。C石墨化:再在惰性气氛(一般为高纯氩气)加热至2000-3000度,维持数秒至数十秒钟;这样生成的碳纤维也称石墨纤维。碳纤维有极好的纤度(纤度的表示法之一是9000米长的纤维的克数),一般仅约为19克;拉力高达300KG/MM2;还有耐高温、耐腐蚀、导电、传热、彭胀系数小等一系列优异性能。目前几乎没有其他材料像碳纤维那样具有那么多的优异性能。目前,碳纤维主要是制成碳纤维增强塑料来应用。这种增强塑料比钢、玻璃钢更优越,用途非常广泛,如制造火箭、宇宙飞船等重要材料;制造喷气式发动机;制造耐腐

碳纤维及其复合材料产业现状及发展趋势

国内外碳纤维及其复合材料产业现状及发展趋势 自上世纪60年代碳纤维首次商业化以来,产业规模不断扩大,产品品质不断提高,2014年全球碳纤维产能(365天连续生产12K/24K 碳纤维丝束计算)已达到12.6万吨。尽管碳纤维与传统的玻璃纤维在价格上仍不能相比,但高性能碳纤维以其高比强度、高模量、可设计、防腐蚀和抗疲劳等突出特点,具有玻璃纤维所不能比拟的优势,已成为发展先进武器装备的关键材料,并在航空航天、国防军工、风能产业、土木工程、体育休闲等领域得到了广泛应用。 当前,国际复合材料产业呈现蓬勃发展态势,据估计,未来5年,先进复合材料将以每年5%的增速发展,而随着民用航空、汽车工业等领域的快速发展,全球高性能碳纤维需求量的年增幅可达10%,亚太地区将会有更高的增长率,即碳纤维及其复合材料产业将面临前所未有的发展空间和机遇。 因此,在目前碳纤维产业快速发展的关键时期,我们更应该认清国际碳纤维产业的发展形势、对照国外先进企业找差距找问题,通过理性思考寻求解决途径,适时把握发展机遇,落实行动、注重实效,努力推进国内碳纤维及其复合材料产业的健康快速发展。 1、国外碳纤维产业现状及发展趋势 1)产业方面 根据前躯体原料的不同,碳纤维可分为聚丙烯腈(PAN)基、沥青基和粘胶基碳纤维等。由于粘胶基碳纤维在制备过程中会释放出毒

性物质二硫化碳,且工艺流程长、生产成本高、整体性能不高,因此目前,国际碳纤维产业领域,前两种碳纤维获得了更大规模的生产和应用。其中,PAN基碳纤维又占据绝对优势,国际市场占有率超过90%。PAN基碳纤维的九大生产商包括:日本东丽、东邦、三菱丽阳、美国赫氏(Hexcel)、氰特(Cytec)、卓尔泰克(Zoltek,已被东丽收购)、台塑、土耳其阿克萨(AKSA)和德国西格里(SGL)。沥青基碳纤维的生产和应用居其次,主要生产企业三家,分别是Cytec、三菱塑料和日本碳素纤维。 PAN基碳纤维分为小丝束(1-24K)和大丝束(36K及以上)两类。全球小丝束碳纤维市场主要被日本东丽、东邦、三菱丽阳三家公司所垄断,而来自中国、土耳其和韩国的企业,正不断扩充小丝束的全球产能,同时也降低了三家日本公司的市场份额。 大丝束碳纤维生产商主要有Zoltek、SGL和三菱丽阳三家。另外,中国国企蓝星集团英国分公司拥有大丝束碳纤维原丝的供应能力,Cytec于2014年与德国腈纶企业合作开展低成本大丝束碳纤维的研制开发。预计在未来10年中,其它制造商也会陆续加入大丝束碳纤维生产领域。 为满足高速发展的航空航天与汽车市场对碳纤维的需要,几乎所有的碳纤维巨头都宣布了扩产计划。例如,日本东丽拥有以日本本土为核心的日美法韩4个生产基地,目前已形成11000~12000吨/年的T700S和4500吨/年的T800碳纤维生产能力,并宣布PAN基碳纤维的总产能于2015年达到27100吨,2020年扩大至50000吨。另外,Hexcel

碳纤维的性能、应用及相关实用标准

聚丙烯腈基(PAN)碳纤维的性能、应 用及相关标准 .texindex../ 2010年6月15日 10:42 中国纤检 摘要:聚丙烯腈基碳纤维是一种力学性能优异的新材料,在航空、航天、建筑、体育、汽车、医疗等领域得到广泛的应用。本文简要介绍了国外PAN基碳纤维的发展历程和现状,PAN基碳纤维的制备、结构及性能及碳纤维的应用领域,详细介绍了PAN基碳纤维相关标准及检测,并对未来发展进行了展望。 关键词:碳纤维;聚丙烯腈;标准 碳纤维是一种力学性能优异的新材料,它不仅具有碳材料的固有特性,又兼备纺织纤维的柔软可加工性,是新一代增强纤维。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7~9倍,抗拉弹性模量为23000Mpa~43000Mpa亦高于钢。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。 碳纤维是一种以聚丙烯腈(PAN)、沥青、粘胶纤维等为原料,经预氧化、碳化、石墨化工艺而制得的含碳量大于90%的特种纤维。碳纤维具有高强度、高模量、低密度、耐高温、耐腐蚀、耐摩擦、导电、导热、膨胀系数小、减震等优异性能,是航空航天、国防军事工业不可缺少的工程材料,同时在体育用品、交通运输、医疗器械和土木建筑等民用领域也有着广泛应用。PAN基碳纤维生产工艺简单、产品综合性能好,因而发展很快,产量占到90%以上,成为最主要的品种。

1 国外聚丙烯腈基碳纤维的发展现状 1.1国外发展现状 1959年,媒体报道的日本的进藤昭南由聚丙烯腈长丝经预氧化、碳化而制成性能优良的碳纤维工艺专利,由于该工艺简单,产品力学性能优良,因此发展较快,开创了碳纤维的新时代。 世界上聚丙烯腈基碳纤维的生产,现在已分化为以美国为代表的大丝束碳纤维和以日本为代表的小丝束两大类。日本和美国所产的碳纤维约占全球总供应量的80%[1]。日本三家以腈纶纤维为主要产品的公司(东丽Toray、东邦Toho及三菱人造丝公司Mitsubishi)依靠其先进纺丝科学技术,形成高性能原丝生产的优势,大量生产高性能碳纤维,使日本成为碳纤维大国,无论质量还是数量上均处于世界前三位,占据了世界78%左右的产量。日本Toray 公司是世界上最大的PAN基碳纤维厂商,2003年生产能力为7350t/a,其中在日本国生产能力4700t/a,在美国拥有产能1800t/a,另外在法国与Atofia合资的Soficar产能为850t/a。公司以生产小丝束PAN基碳纤维为主,在日本国大丝束PAN基碳纤维的产能仅为300t/a。东邦人造丝是第二大碳纤维生产商,其碳纤维的生产能力为5800t/a,全是小丝束品种。三菱人造丝在日本国产能为2700t/a,在海外美国Grafil的产能为700t/a,2001年三菱人造丝率先将设备投资增加27.5%,达到190亿元,将本国的产能提高500t/a,再将美国子公司Grafil的产能增加800t/a,这样两地的总产能达到4700t/a。世界主要PAN基碳纤维生产企业的产能见表1[2]。 表1 世界主要PAN基碳纤维生产企业的产能t

碳纤维产业发展背景-管理学案例分析

碳纤维产业发展背景 一、产业方面 自 20 世纪 60 年代碳纤维首次商业化以来,碳纤维产业规模不断扩大,产品品质不断提高,2014 年全球碳纤维产能(365 天连续生产 12K/24K 碳纤维丝束计算)已达到 12.6 万 t。尽管碳纤维与传统的玻璃纤维在价格上仍不能相比,但高性能碳纤维以其高比强度、高模量、可设计、防腐蚀和抗疲劳等突出特点,具有玻璃纤维所不能比拟的优势,已成为发展先进武器装备的关键材料,并在航空航天、国防军工、风能产业、土木工程、体育休闲等领域得到了广泛应用。 当前,国际复合材料产业呈现蓬勃发展态势,据估计,未来 5 年先进复合材料将以每年 5%的增速发展,而随着民用航空、汽车工业等领域的快速发展,全球高性能碳纤维需求量的年增幅可达 10%,亚太地区将会有更高的增长率,即碳纤维及其复合材料产业将面临前所未有的发展空间和机遇。 根据前躯体原料的不同,碳纤维可分为聚丙烯腈基(PAN)、沥青基和粘胶基碳纤维等。由于粘胶基碳纤维在制备过程中会释放出毒性物质二硫化碳,且工艺流程长、生产成本高、整体性能不高,因此目前在国际碳纤维产业领域,前 2 种碳纤维获得了更大规模的生产和应用。其中,PAN 基碳纤维又占据绝对优势,国际市场占有率超过90%。PAN 基碳纤维的 9 大生产商包括:日本东丽工业株式会社(简

称“东丽”)、日本东邦化学工业株式会社(简称“东邦”)、日本三菱丽阳株式会社(简称“三菱丽阳”)、美国赫氏有限公司(Hexcel)、美国氰特工业公司(Cytec)、美国卓尔泰克公司(Zoltek,已被东丽收购)、台湾塑料工业股份有限公司(简称“台塑”)、土耳其阿克萨集团(AKSA)和德国西格里碳素集团(SGL)。沥青基碳纤维的生产和应用居其次,主要生产企业 3 家,分别是 Cytec、三菱丽阳和东丽。 PAN 基碳纤维分为小丝束(1~24K)和大丝束(36K 及以上)2类。全球小丝束碳纤维市场主要被东丽、东邦、三菱丽阳 3 家公司所垄断,而来自中国、土耳其和韩国的企业,正不断扩充小丝束的全球产能,同时也降低了3家日本公司的市场份额。 大丝束碳纤维生产商主要有 Zoster、SGL 和三菱丽阳3家。另外,中国蓝星(集团)总公司英国分公司拥有大丝束碳纤维原丝的供应能力,Cytec 于 2014 年与德国 Dormagen 的腈纶纤维生产商 DralonGmbH 公司合作开展低成本大丝束碳纤维的研制开发。预计在未来 10 年中,其他制造商也会陆续加入大丝束碳纤维生产领域。 为满足高速发展的航空航天与汽车市场对碳纤维的需要,几乎所有的碳纤维巨头都宣布了扩产计划。例如,东丽拥有以日本本土为核心的日美法韩 4 个生产基地,目前已形成 11 000 ~12 000t/a 的 T700S 和 4 500t/a 的 T800 碳纤维生产能力,并宣布 PAN 基碳纤维的总产能于2015 年达到27 100t,2020 年扩大至50

碳纤维发热体的特性

新宝电子 社训:博学,求精,诚实。 理念:自强不息,厚德载物。 一.碳纤维的概念:碳纤维是一种纤维状的炭,强度是普通钢的四倍而比重只约等于钢的1/4,具有轻便坚韧的物理特性。 二.碳纤维的导热原理:碳纤维发热布取暖系统是在碳纤维发热布两端加以电压,以热辐射的方式向外辐射能量。 三.碳纤维的物理特性:低比重、高强度、高弹性、耐腐蚀、耐高温,耐磨损等众多优良性能的尖端材料。 四.碳纤维加热布的特点:点不着、折不断、省电、没有燥热感、属军工产品;使用寿命长。无辐射、无粉尘、无噪音、无污染、无静电,无名火是名副其实的绿色产品。 五.制造工艺:原材料----全自动碳纤维制造流水线----纺织工序----电动覆膜----加工处理----碳纤维发热膜。 公司采用onesystem的碳纤维面上发热体生产系统,管理严谨。采用PET 对产品进行100%覆膜,保证了产品的电阻偏差率在0.3%以内,弥补了电阻偏差率在30%以上的同类产品热耗大的缺点。 公司所使用的D/C温控仪为自主研发,有效减少火灾的发生率,提高了安全性,同时节电能力达到30%以上,更加经济实惠。 六.产品特性:1、独特的绝缘材料。 2、卓越的耐久性。 3、安全、节能、环保。 4、先进的纤维制造工艺。 5、施工简便,更经济。 6、抗菌性:(碳纤维发热布能够释放出90.3%远红外线,148C 的负氧离子。达到去除95.5%的细菌以及77%异味的效果。) 七.电采暖的几大优势:1、舒适性的优越,每个房间的温控准确(每个房间 一个温控)。 2、系统的可控性满足了个性化的需求。 3、寿命长,无需维护,比水暖更安全和可靠。 4、投资与使用的费用优势。 八.产品应用范围:碳纤维加热布产品可广泛没应用于各种床垫、汽车坐垫、温热治疗仪、建筑施工的取暖材料,以及运动场、高尔夫球场的融雪设备。还可以应用于农业发热装置,炊具,汽车、军事等领域。 九.碳纤维发热布的保健功能:碳纤维所发射的远红外线与人体释放出的远红外线波长相等(5---20微米)。固产生共振线现象。可以消除疲劳恢复身体机能,提高人体免疫力,调节精神的异常兴奋。 十.产品价格:无论产品性能多么卓越如果价格下不去,产品不易被大众所接受。本公司产品使用自主研发的原材料价格实惠,与其他厂家的产品相比在价格上具有很大的优势。并且效率高可节约30%--40%的电费,更加节约环保。

聚丙烯腈基碳纤维性质及其性能方面研究

聚丙烯腈基碳纤维性质及其性能方面研究 王立楠100201班 摘要:汇述了碳纤维应用领域、世界碳纤维市场、世界碳纤维制造、聚丙烯腈(PAN)基碳纤维生产商与制造工艺以及中国碳纤维发展现状与趋势,尤其近年来在大飞机重大专项的牵引下,我国各地争上千吨级碳纤维项目,而形成“碳纤维热”。同时,为缩小与国外先进水平的较大差距,提出“突破PAN原丝关键技术瓶颈,避免重复引进和重复研究,加快提升自主创新能力”3项发展建议。 关键词:碳纤维;应用领域;市场需求;产能;生产 Study on polyacrylonitrile based carbon fiber properties and performance Li’nan Wang class:100201 Abstract: The carbon fiber application fields, world’s market, capacities of foreign producers and their extending plan, production technologies and the development situation & trend of carbon fiber in China are illustrated, especially in the drawing of China’s big airplane important project, several 1 000 t/a carbon fiber programs were constructed all over the country, forming “overheat”in carbon fiber in recent years. In the same time, three suggestions are put forward in order to shorten the distances with foreign companies, they are “making a breakthrough at the bottleneck of PAN precursor key technologies, avoiding the repeated imports of foreign equipment and re -searches, accelerating and raising the ability of innovation ”. Key words: carbon fiber; application territory; market demand; production capacity; advance 1、聚丙烯腈(PAN)基碳纤维的用途 PAN碳纤维是军事工业用量大、使用面广、地位极为重要的关键性高性能纤维材料,是各类军用高强、高模、高强高模型复合材料的原料及技术基础。以碳纤维复合材料为典型代表的先进复合材料作为结构、功能或结构/功能一体化构件材料,在军机、导弹、运载火箭和卫星飞行器上发挥着不可替代的作用,是一种战略性新材料。

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