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国内、国外及台湾碳纤维发展状况
2011-3-14 来源:中国聚合物网
关键词:碳纤维 发展状况
    1 我国碳纤维发展状况

    20世纪70年代末至80年代初,我国上海、吉林、辽源、兰州、太原等聚丙烯腈(PAN)基碳纤维(CF)研制单位,先后完成了碳纤维的小试研究,建成了大同小异的碳纤维中试生产线,产品性能达到中强水平(抗张强度>1764N/mm2,模量>20N/mm2)。在20世纪90年代初期经过近10年的努力,能够生产高强l型(抗张强度>2450N/mm2,模量>24N/mm2),高强Ⅱ型(抗张强度>2940N/mm2,模量>20N/mm2)。个别厂还能生产石墨纤维(抗张强度>1960N/mm2,模量>30N/mm2)。

    由于长期来我国碳纤维均为军工及尖端技术服务,研制单位有限,只是小批量生产,其单位不会走出去推广应用,同时碳纤维的售价又很高,从而阻碍了碳纤维在人们生活中的普及。我国碳纤维的工业化初具规模是在1985年,由国家科委出面,吉化公司从英国RK公司引进了一条年生产能力100t的碳纤维生产装置,并并工投产。但仍然不能满足需求,发展缓慢。

    虽然我国研制碳纤维已有30余年的历史,仅初步建立起工业雏形,生产的碳纤维质量至今仍处于低水平,关键问题是PAN 原丝质量未过关。因为用于制备碳纤维的PAN原丝要求高,应具备以下几点要求:a)结构均匀致密,纤维内、外部的缺陷少;b)金属等杂质含量低,溶剂残留量低;c)纤维的超分子结构规整,取向度高,结晶度高;d)纤维的物理机械性能优异;e)纤维纤度小,直径不匀率低;f)纤维的油剂或表面处理剂有利于原丝的预氧化和碳化等。而国内原丝主要表现在,金属及机械杂质含量高、质量稳定性差、变异系数大、毛丝多、分散性差、易粘结、表面处理不配套、可用性差等,国内原丝质量不过关,使碳纤维的生产发展一直受阻。虽然国内一些著名的科研机构如中科院山西煤化研究所、上海合成纤维研究所、北京航天材料及工艺研究所、中国纺大(东华大学)化纤研究所等在此领域的研究从未中断,不少试验研究的结论也与国外公开发表的论文总体上一致,但多数都是对其性能研究的较多,而原丝的质量仍是问题,由此可见我国要加强对高性能碳纤维原丝的研究。

    2 中国台湾碳纤维发展状况

    20世纪90年代,对于亚洲地区而言,除日本外,我国台湾省是碳纤维及其复合材料的重要生产和使用地区。台湾有关碳纤维的发展最早始于20世纪70年代初期,逢甲大学开始碳纤维的研究。在20世纪80年代初期,Kwang—Nan公司生产制造体育用品,如网球拍、钓鱼竿、滑雪橇和自行车部件,因此台湾具有“碳纤维(CP)运动器材王国”之称。但台湾没有生产碳纤维的能力,直至20世纪80年代末期才拥有从聚丙烯腈的聚合和纺丝到碳纤维的制备这项技术,有能力向当地市场供应碳纤维。也就是说碳纤维自给率越来越大。如台湾塑胶公司已经可提供碳纤维粗纱和碳纤维预制片的产品,供应给球拍制造厂商和高尔夫俱乐部,并提高用于航天工业的碳纤维的模量。

    随着社会的进步与科技的发展,一直从事碳纤维研究的逢甲大学,于2003年由柯泽豪教授研发出杀菌效果特高的活性碳纤维,杀菌率在99.99%以上。

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