PAN基碳纤维的开发应用.pdfVIP

第一桶特种化t材料技术交流会论文集 2009．1l北京 炔基封端聚酰亚胺树脂在300--一400C高温下才可固化交联，因而树脂具有很宽的加工窗口。近年 来国内也开展了苯炔基封端聚酰亚胺树脂研究，中科院长春应化所采用异构二酐制备苯炔基封端 聚酰亚胺树脂，其短时使用温度可达500℃。 仃咯≮叶肼0@喵0驴叼 4硅芳炔树腊 含硅聚合物由于在陶瓷基复合材料和导电材料方面的潜在用途，是近年来基体材料方面的一 个研究热点。聚硅芳基乙炔树脂(MSP)在聚芳基乙炔树脂的分子结构基础上，向主链中引入硅 元素。这样既提高分子链的柔顺性，改善树脂的韧性，同时硅原子作为抗氧化组元，显著提高树 脂的抗氧化性能和耐烧蚀性能。日本学者Itoh在1994年首先报道采用氧化镁催化苯基硅烷与二 乙炔基苯脱氢偶合制备聚芳基乙炔树脂。所得产物具有优异的耐热性，惰性气氛下的1000℃残重 率大于95％。固体核磁研究结果表明树脂固化过程中发生环三聚反应，生成了新的芳环结构。2002 年Itoh报道了聚硅芳基乙炔／碳纤维复合材料的能测试结果，它的750℃力学性能和等离子烧蚀 实验的结果都明显优于传统的酚醛树脂。国内华东理工大学也对聚硅芳基乙炔树腊进行了深入的 研究。 PhS SH,．咿c丫丫铲洲+ +U守 七MS ．铲Y以 V V PAN基碳纤维的开发及应用 徐棵华 (北京化工大学国家碳纤维工程技术研究中心) 1引言 与传统纤维复合材料不同，碳纤维复合材料由于其优异的综合性能，成为航天领域不可替代 的战略材料、航空领域关键结构材料；是体育休闲领域高水平运动装备制造的核心材料。随着材 料制备技术与应用技术的发展，碳纤维复合材料在风力发电、原油开采、电力输送、建筑补强、 交通运输等工业领域发挥着越来越突出的作用，成为重要的基础材料，必将支撑复合材料的产业 发展和行业进步。 PhN基碳纤维是一类具有很高技术含量的纤维材料，它与树脂、金属、陶瓷及碳素等基体复 合，用作承力结构材料、耐烧蚀防热功能材料、摩擦材料、导电导热材料等，是先进复合材料首 选的、使用最多的增强材料。因此对高性能碳纤维的形态结构、微结构和综合性能有极高要求， 形成了一套系统的衡量指标。 PAN基碳纤维制备涉及聚合、纺丝、预氧化碳化和表面处理等，关系到纤维的表截面结构特 ．7每 第一届特种化工材科技术交流会论文集 征，工艺流程复杂、独立和互为制约的因素多，因而对单元技术基础、技术集成系统和装备支撑 水平等的依赖性很强。以T300级碳纤维为参照，按照高性能碳纤维的强度、模量的大小可以分 为高强型碳纤维、高强中模型碳纤维、高模型碳纤维和高强高模型碳纤维等四个类型(表1)。 表1 PAN基碳纤维的性能分类 性能分类 典型代表 高强型碳纤维 东丽T300、T700、东邦UT500 高强中模型碳纤维 东丽T800．Hercules的IM一7 高模型碳纤维 东丽私O、M50等 高强高模型碳纤维 东丽M50J、M55J、M65J等 高强型碳纤维以日本东丽的T700碳纤维和东邦的UT500碳纤维为代表，拉伸强度5．OGPa， 拉伸模量与T300相当；高强中模型碳纤维以日本东丽的T800，美国Hercules的IM-7为代表， 拉伸强度大于5．5GPa，拉伸模量达300GPa左右；高模碳纤维以日本东丽M40位代表，特征拉伸 以上．拉伸强度大于4．OGPa。 碳纤维制造关键技术的发展可分为四个标志性阶段(表2)。高性能化技术在上个世纪80 年代到90年代由日本首先突破，日