经典碳纤维行业发展现状.ppt

优选 优选 优选 优选 优选 优选 优选 优选 优选 优选 碳纤维———Carbon fiber 碳纤维———Carbon fiber 优选 * 碳纤维是一种含碳量在95%以上的高强度、高模量纤维的新型纤维材料。它是由片状石墨微晶等有机纤维沿纤维轴向方向堆砌而成，经碳化及石墨化处理而得到的微晶石墨材料。 碳纤维的定义 优选 * 碳纤维材料的应用 优选 * 碳纤维的发展历史 碳纤维的特性 碳纤维的研究热点 碳纤维的应用及前景 1 碳纤维的发展历史 碳纤维的起源 1860-1879年，英国人瑟夫将棉线浸入硫酸，焦干处理，然后碳化，制取碳丝，并获得专利 1879年，美国人爱迪生将油烟和焦油的混合物做成丝，并进一步碳化制作成灯丝，持续照明45h。 1 碳纤维的发展历史 碳纤维发展壮大 1959年，美国UCC公司生产低模量的碳纤维。 同年，日本人发明了PAN基碳纤维 1950年，美国人空军基地开始研制黏胶基碳纤维 1959-1964年，英国成功打通制造高性能的PAN基碳纤维。 1965-1970年日本人发明沥青基碳纤维，同时日本东丽公司和美国UCC公司技术合作。 1970至今，日本美国基本垄断碳纤维技术，1992年日本东丽公司研制M70J，杨氏模量690GPa 1 碳纤维的发展历史 日本东丽几种类型碳纤维 类别 拉伸强度/GPa 杨氏模量/GPa 类别 拉伸强度/GPa 杨氏模量/GPa T300 3.54 231 T400H 4.43 251 T700S 4.92 231 T800H 5.51 296 T1000 7.02 296 注：T为碳纤维，M为石墨纤维 Q235号刚的拉伸强度235MPa，杨模量200GPa M35J 4.71 345 M40J 4.43 379 M50J 3.94 478 M60J 3.94 590 M46J 4.23 438 1 碳纤维的发展历史 中国的碳纤维发展历史 1972年，化工部吉林化工研究院开展硝酸法研制PAN原丝，在年产3万吨装置上一步法制取原丝。 1962年，中科院长春应用化学所成立以李仍元为组长的碳纤维研究小组，进行大量研究。 1975，冶金部提供上海碳素厂2吨原丝研制碳纤维。 1975-1990，国外碳纤维进入飞速发展阶段，但国内仅实现从没有到有产品，不能够规模化生产。 2000年碳纤维发展进入新阶段，2007年产能进入飞速发展阶段；目前国内有近30家企业 碳纤维的发展历史 国内厂家和国外厂家对比 东丽、东邦、三菱丽阳号称日本碳纤维领域“三剑客”。每年他们都悉数亮相复材展。占世界40%市场份额。 技术不够先进，厂家众多，利润低。 技术先进，资本雄厚，处于垄断地位。 1 碳纤维的照片 2 碳纤维的特性 优选 * 2 碳纤维特性 碳纤维的理化性质 碳纤维兼具碳材料强抗拉力和纤维柔软可加工性两大特征. 能够耐受3000度以上的高温，具有突出的耐热性能，碳纤维在物理性能上具有强度大、模量高、密度低、线膨胀系数小等特点。 碳纤维对一般的有机溶剂、酸、碱都具有良好的耐腐蚀性，不溶不胀，耐蚀性出类拔萃，完全不存在生锈的问题。 2 碳纤维特性 碳纤维的分类 聚丙烯腈基碳纤维 沥青基碳纤维 黏胶基碳纤维 制备高性能碳纤维， 是碳纤维制备的主流方法，总产量的95%。 碳化率高，成本最低。 总量不足世界总产量的1%，碱金属含量低。 2 碳纤维特性 聚丙烯腈基碳纤维制备工艺 1,原丝制备 2 预氧化 3 碳化 4 石墨化 5 表面处理 6 上浆处理 /Article/CJFDTotal-JKGH200105005.htm 碳纤维的照片 3 碳纤维的研究热点 优选 * 3 碳纤维的研究热点 碳纤维表面改性 氧化处理 表面涂层 等离子体处理 碳纤维表面的粗糙度、微晶大小、官能团的种类和数量对碳纤维与树脂基体的结合性能有很大的影响。 PAN原丝电镜照片 3 碳纤维的研究热点 碳纤维表面氧化处理 氧化处理 气相氧化法 液相氧化法 电化学氧化法 气相氧化使用的氧化剂有空气、氧气、臭氧等含氧气体。 硝酸、酸性重铬酸钾、次氯酸钠、过氧化氢和过硫酸钾等处理 将碳纤维作为阳极置于电解质溶液中，通过电解所产生的活性氧来氧化碳纤维表面而引入极性基团， 3 碳纤维的研究热点 碳纤维复合材料 为了适应各种领域的要求，碳纤维增强基体材料，使得基体材料的性能更加完善。 质量 钢 铝 复合材料 刚度 钢 铝 复合材料 强度 钢 铝 复合材料 耐疲劳度 钢 铝 复合材料 3 碳纤维的研究热点 碳纤维复合材料 碳纤维增强热固性树脂基体复合材料（CFRTS）