北京化工大学常州先进材料研究院 .pdf

北京化工大学常州先进材料研究院

碳纤维复合材料工程技术中心简介

北京化工大学化常州先进材料研究院碳纤维复合材料工

程技术中心是依托北京化工大学有机无机复合材料国家重

点实验室建设的高技术实验室，实验室主要开展以碳纤维复

合材料和生物复合材料为代表新材料领域的研究。实验室重

要从事碳纤维预浸料、碳纤维复合材料基体树脂、复合材料

拉挤成型、缠绕成型、模压成型、真空灌注成型等技术研究。

中心团队主要人员包括杨小平教授、隋刚教授、于运花教授、

蔡晴教授、武德珍教授、汪晓东教授、杜中杰教授、李刚副

教授、李鹏副教授、贾晓龙副教授等。

1

碳纤维复合材料预浸料工业化技术

技术简介

碳纤维产业是由原丝（PAN）生产到预浸料再到具体的

复合材料终端制品的产业链，而预浸料作为复合材料的中间

制品，成为整个产业链中的关键一环。本项目基于国产碳纤

维的产能扩张，结合不同级别国产碳纤维(T300、T700、T800)

的表面特性，自行设计了不同耐温等级的环氧树脂体系，研

发了系列化(80、100、120、160、180度)的预浸料专用树脂

体系，开拓了国产碳纤维的下游加工应用。采用混合树脂环

氧值的调配技术改善国产碳纤维与树脂基体的匹配和相容

性，采用柔性链段预反应技术控制预浸料的面密度均匀性和

树脂基体的流动度，实现了增强体的良好浸润和浸渍，并拓

宽了复合材料成型的加压窗口，在国内预浸料行业中达到领

先水平。本项目的技术方案主要包括预浸料专用树脂体系的

制备及评价、树脂体系胶膜的制备及评价、国产碳纤维的评

价及界面优化、复合材料预浸料的制备及评价等。预浸料的

主要应用领域包括航天航空、风电叶片、体育用品、交通运

输、船舶码头、电子产品等，目前本项目的产品已成功应用

在体育用品、汽车复合材料和电子材料等领域。

技术指标

预浸料专用环氧树脂体系技术指标

2

环氧值（eq/100g）0.25-0.80

粘度（cPa.s25℃）10000-100000

3

密度（g/cm）1.16-1.25

可使用期（涂膜温度）3-4h

断裂伸长率（%）3

固化温度（℃）80-180

预浸料技术指标：

2

单位面积碳纤维质量(g/m)50-600

树脂含量（%）25-50

厚度（mm）0.05-0.50

外观平整，无毛团

贮存期限室温15天-90天

碳纤维复合材料性能指标：

弯曲强度（MPa）1500-1800

弯曲模量（GPa）110-140

层间剪切强度（MPa）80-100

市场分析

针对国内市场需求，中温固化预浸料可用于钓鱼竿、网

球拍、碳纤维自行车等制品，中低温固化预浸料可用于汽车

复合材料、风电叶片等领域，高温固化预浸料可用于航天航

空等耐热制品。随着碳纤维的发展及成本价格下调，预浸料

3

必将具有非常广阔的应用前景。

效益分析

以最普通的单向碳纤维预浸料为例，其利润空间为5-10

元/米，采用宽幅1米的预浸机设备投资约600万元，每年

的产量应该在100-150万米，因此利润空间在500-1000万

之间，投资成本应该1-2年收回，经济效益比较可观。另据

资料报道，目前国产碳纤维的产能达到5万吨/年，除了航

天航空、体育用品消耗小部分外，其最大用途应是汽车复合

材料，主要应用形式仍旧是预浸料中间体，因此预浸料行业

的经济前景看好。

项目投资估算

设备费用：

混合反应釜（100L）：80万元

胶膜机（带红外监测）：400万元

预浸复合机（宽幅1米）：400万元

分析测试设备：含电子天平（2台）、真空烘箱、