碳纤维及其应用发展..doc

碳纤维及其应用发展 赵晓明，刘元军，拓 晓 (天津工业大学纺织学部，天津300387) 摘要：简要说明了碳纤维的基本性质与分类，介绍了碳纤维、碳纤维产品生产过程、产品特 性以及其应用的领域。搜集碳纤维近年来在国内外的发展状况信息。通过分析这些信息，来研 究碳纤维在国内外的发展动态。通过国内外产业信息的对比，发现国内碳纤维行业的发展虽然 在技术上也在慢慢的提高，但是碳纤维的产值却无法满足国内的需求。找到弥补碳纤维产业缺 陷的方法，就是提高生产技术、培养人才、升级生产设备以及建立完整高效的产业链，从而提高国 内碳纤维产业的水平，缩小与其他国家的差距。 关键词：碳纤维发展应用 中图分类号：TQ342．742 文献标识码：A 文章编号：1008—5580(2015)03-001-05 基纤维。 1碳纤维的发展史  我国碳纤维产业开始于20世纪60年代。  碳纤维是含碳量90％的无机纤维¨。。碳纤 维的特性与其他碳素材料的特性大致相同，具有耐热、耐磨、抗腐蚀以及较高的导热导电率的特性，此外，碳纤维较柔软，可加工性高，能够用来生产各 种织物，并且具有很高的比强度，这些特点是其他 碳素材料所不具有的。碳纤维可以通过与金属、塑 料等材料的复合加工制成具有不同特性、不同用途的复合材料。在现有各种碳纤维复合材料中，碳纤 维环氧树脂复合材料的比强度是最高的L 2 J；而与碳 纤维复合加工制成的塑料材料，在航空航天以及化 工设备生产方面的应用非常广泛。 20世纪70年代，国际市场上出现碳纤维产品，这也是碳纤维商业化的开端。3 J。碳纤维是由碳 含量高且能够经受高热处理而不融的人造化学纤 维经过热氧化、碳化、石墨化等工序处理之后生产 而成的，国际市场上生产与销售的碳纤维可分两大 类，一类是用聚丙烯腈纶为原料生产的PAN基碳 纤维，这种纤维的生产能力占国际市场总生产能力 的96％；一类是用沥青纤维作为原料生产的沥青  1976年国内首条PAN基碳纤维试验型生产线在中 科院山西煤炭化学研究所建成”1。国内对于高强 型碳纤维的研究始于20世纪80年代，并于1998 年建成一条试验生产线。目前，大连兴科碳纤维有 限公司和中石油吉化公司以及安徽华皖碳纤维有 限公司是国内PAN基碳纤维生产水平较高的 企业。 脂材料是涂在管状玻璃纤维织物上而形成的。 其种类包括PVC树脂玻纤漆管、丙烯酸玻纤漆管、硅树脂玻纤漆管等。 2 隔热碳纤维产品的特性及其应用领域 碳纤维，英文名Carbon Fiber，是含碳量高于 90％的无机高分子纤维，若碳含量达99％左右，则 称为石墨纤维。碳纤维具有优良的热物理性能及 化学性质，使得世界各国对发展碳纤维都给予了高度的重视。碳纤维及其复合材料已广泛应用于航天、航空、体育休闲和工业领域。  收稿日期：2015—05—08 基金项目：国家自然科学基金项目、天津应用基础与前沿技术研究计划项目(13JCQNJC03000)、天津工业大学创 新实验室2015年大学生创新训练计划项目。 第一作者：赵晓明(1963一)，男，博士，天津市特聘教授，博士生导师，研究方向：纺织材料与纺织品设计。  万方数据 2 成都纺织高等专科学校学报 2015年7月 而发生反向变化，即在高温下时导热率下降，因此 2．1碳纤维的特性 在温差变化剧烈的情况下也不会发生炸裂¨1；摩擦  I l ÷∞圆 aIom 矿瞅X》 ／人c夕＼c芦≮7F蹦队心kd ／2：入飧I 人：J  系数小，并具有润滑性；导电性好，25e时高模量碳纤维的比电阻为775L8／cm，高强度碳纤维则为1500L8／cm；耐高温和低温性好，在3000度氧化环 境中或者液氮低温环境中仍然可以很好的保持自身形状与柔软度，不会熔化或者脆化。表1为不同种类碳纤维的力学性能。 表1不同种类碳纤维的力学性能 2．1．2碳纤维的化学性能 碳纤维是一种化学稳定性极好的纤维状碳素材料。常温常压情况下碳纤维的耐酸性较好，除了强氧化性物质外，碳纤维能够耐浓盐酸、硫酸等化 学物质侵蚀。碳纤维在。250℃的温度下使用时一般不会发生化学变化。碳纤维的气孔结构使其气孑L率高达25％左右，在加热碳纤维的过程中发生 的气体吸附及脱气现象可以用来电气性能，并且在 电热领域内也有应用旧J。碳纤维可加工成织物、 毡、席、带、纸及其他材料。 2．2碳纤维的生产工艺 碳纤维的优劣与品质主要取