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、高质量的碳纤维,以满足和民用产品的需求,扭转大量进口的局面,是当前我国碳纤维工业发展的迫切任务。
一、生产方法
目前,工业化生产碳纤维按原料路线可分为聚腈(PAN)基碳纤维、
沥青基碳纤维和粘胶基碳纤维三大类。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,是各类高强、高模、高强高模型复合材料的原料及技术基础。碳纤维生产就是不断除去杂质元素(主要为H、N、O、K、Na),减少缺陷,净化、重整碳链的过程。从粘胶纤维制取高力学性能的碳纤维必须经高温拉伸石墨化,碳化收率低,技术难度大、设备复杂,成本较高,产品主要为耐烧蚀材料及隔热材料所用;由沥青制取碳纤维,原料来源丰富,碳化收率高,但因原料调制处理复杂、产品性能较低,亦未得到大规模发展;由聚腈纤维原丝可制得国外引进,产品以12K的T300级碳纤维为主导产品,并准备引进成熟的预浸料生产线。华皖碳纤维公司二期建设规模将使碳纤维产量翻一番达到400t/a。此外,山东、浙江、广西等地也有拟建碳纤维生产线的计划。
三、碳纤维市场需求与用途
2008年我国启动和实施的大飞机重大专项整体配套项目中,包括了碳纤维在内的诸多化工新材料项目,随着以该专项为代表的国内各领域对碳纤维产品的需求增加,许多碳纤维研究项目或千吨级产业化项目纷纷启动。金属基复合材料航空航天研究开始初期,有机复合材料和金属基复合。由于我国碳纤维行业缺乏具有自主知识产权的核心产业化技术,产业发展不会一蹴而就。
与热固性材料相比,其具有以下优点:
a.
韧性高,抗冲击,
b.
成型工艺简单,加工速度快,可提高工作效率几倍到几十倍
预浸料特性与优点
幅宽可达1600mm,也可分切成75mm、150mm、300mm的预浸带;
具有良好的韧性;
生产过程可以二次涂胶,能满足自动铺带对预浸料粘性和铺覆性的特殊要求;
适用于真空袋、模压、软模、热压罐等工艺成型;
适于低、中、高温固化
预浸料单位面积纤维质量范围为 50g-600g /㎡;
预浸料树脂控制
单向预浸料树脂含量30%-40%±2%
织物预浸料树脂含量40%-60%±3%
c.
容易修补,可多次成型
d.
可以回收重复使用,有利于环保
e.
节省能耗40-60%
f.
预浸料无储存寿命,节约储存和运输成本
预应力碳纤维板,是一种主动加固的技术。但中国国内也正掀起一股碳纤维产业热据不完全统计,至2009年3月,国内有数十家企业介入碳纤维或PAN原丝生产,已建成碳纤维年生产能力3000多t,在建1。它充分利用高强的碳纤维复合材料,避免碳纤维过早的剥离,有效的减小结构裂缝宽度和限制裂缝的形成。同时具有“有粘结”和“无粘结”预应力技术的优势。它的张拉锚固系统具有良好的机械性能,使碳纤维板均匀的受力。提高结构的抗弯刚度、承载力,减小结构变形。其中预应力锚具是预应力碳板加固系统的配套锚具,在桥梁施工中经常用到。