碳纤维资料总结.doc
《碳纤维资料总结.doc》由会员分享,可在线阅读,更多相关《碳纤维资料总结.doc(8页珍藏版)》请在咨信网上搜索。
1、读碳纤维及石墨纤维总结一、碳纤维和石墨纤维的发展概况1.研究碳纤维的先驱:1860年,英国人约琴夫斯旺(J. Swan)用碳丝制作灯泡的灯丝,早于美国人爱迪生(T. A. Edsion)。斯旺未能解决灯泡的真空问题,爱迪生解决的真空问题。斯旺提出利用孔口挤压纤维素成纤维技术,为后来的合成纤维提供启示。2.聚丙烯腈基碳纤维的发明者:进藤昭男(日本大阪工业技术试验所)从事碳素的崩散现象和崩散素胶状粒子的研究以及反应堆所用碳材料中微量彭元素的去除。进一步,他研究了民用腈纶在一些列热处理过程中物性和结构的变化,即开始研制PAN基碳纤维。研究结论是PAN纤维需要经氧化处理才能得到碳纤维,确定了制取PAN
2、基碳纤维的基本工艺流程,即氧化和碳化。但未能制造性能好的碳纤维。英国人瓦特(W. Watt)在预氧化的过程中施加张力牵引打通了制取高性能碳纤维的流程工艺,从此牵伸贯穿于氧化和碳化的始终,成为制造碳纤维最重要的工艺参数。目前,牵张力已细化和量化,在不同热处理过程中施加适量的牵张力,以满足结构的转化。3.从东丽公司碳纤维发展历程看原丝的重要性:日本东丽公司在碳纤维的质量和产量均位于世界之首。公司发展启示:原丝是制取高性能碳纤维的前提。1962年,公司采用民用腈纶为原丝,但生产不出质量较好的碳纤维。1967年,研究适合制造碳纤维的共聚原丝,把提高PAN(聚丙烯腈)原丝质量放在第一位。目前主要经营T3
3、00(碳纤维,300为拉伸强度3Gpa),M40(石墨纤维,拉伸模量40Gpa)。1981年,波音公司提出高强度、大伸长的碳纤维需求,制造大型客机的一次结构材料。1984年,东丽公司成功研制T800,满足波音公司需求。1986年,研制T1000;1992年,研制了M70J。目前,T800H已经是制造大飞机(A380和B787)的主要增强纤维。T1000是碳纤维中拉伸强度最高、断裂伸长最大的碳纤维。M70J的拉伸模量最高达到690Gpa,是目前PAN基石墨纤维中最高的纤维。碳纤维的单丝截面的SEM图从肾形(1976)变为圆形。圆形(2006)的碳纤维成为碳纤维质量的指标之一。4.我国PAN基碳纤
4、维的研究:起始于20世纪60年代中期,中科院山西煤炭化学研究所于1976年建成我国第一条生产线。整经加捻送丝机(100束)-1#预氧化炉170220和牵伸5%-2#预氧化炉220240和牵伸1%-3#预氧化炉240270和牵伸0%-低碳炉400700-高碳炉1250-浸胶槽-红外灯烘干-收丝机(100束)。加工后碳纤维的拉伸强度为2.8Gpa,拉伸模量为250Gpa,断裂伸长率为1.5%。为了提高碳纤维的拉伸强度,当时采用补强处理。实验表明碳纤维的拉伸强度越低其补强效果越好。补强可填补表面缺陷,有利于强度提高。但补强后的碳纤维,其表面会生成晶须和热解浮碳,这便不利于复合材料层间剪切强度的提高。
5、故补强工艺已经淘汰。和国外的差距主要体现在:PAN原丝的质量不过关,强度低,伸长率的分散性太大,很难用同一预氧化条件来氧化处理。目前,国内碳纤维的生产大部分采用亚砜一步法。目前,面临的问题。自动化水平低;耗能大;低温碳化炉的焦油多,影响生产周期;生产环境要清洁;严格质量管理和质量检测;创新,自主研发。5.PAN基碳纤维的分类:有小丝束和大丝束之分:小丝束一般是指124K的碳纤维,大丝束一般是指48540K的碳纤维。小丝束性能高,常用于航天航空等尖端技术领域。大丝束性能较低,为通用级碳纤维,用于一般工业。小丝束碳纤维:一般经历聚合、纺丝、预氧化、碳化、表面处理和上浆实现流水作业。原丝生产中,聚合
6、和纺丝从溶剂上看,东丽和Cytec用的是DMSO,三菱和台塑用的是DMF,东邦用的是ZnCl2,Hexcel用NaSCN,不管用哪种溶剂都可以纺出优质的原丝。相对而言DMSO要优于其他溶剂。大丝束碳纤维:碳纤维的主要生产公司是美国卓尔泰克(Zoltek)、碳纤维技术公司(Aldila)、东邦单纳克斯(Toho Tenax)、德国西格里(SGL)和日本东丽公司。这些通用级的碳纤维广泛用于民用工业。大丝束的价格低于小丝束,便于在民用工业应用。6.碳纤维的发展趋势:碳纤维的理论拉伸强度为180Gpa,拉伸模量为1020Gpa,其质量提升空间巨大。碳纤维的拉伸强度最高为T1000,拉伸强度为7.02G
7、pa,仅为理论值的4%左右;PAN基石墨纤维M70J,拉伸模量为690Gpa,为理论值的68%;对于碳石墨材料,拉伸强度最高是石墨晶须,拉伸强度为21Gpa,是理论值的11.7%左右,拉伸模量为700Gpa,是理论值的69%左右。石墨晶须的直径细,表面光滑无暇,缺陷小,因而拉伸强度高。故,细旦化、表面无暇是指提高拉伸的基本思路。*结合目前习惯性叫法,涤纶长丝细旦纤维定义如下:细旦丝是指单丝纤度在1.00.5dpf的纤维,单丝纤度在0.50.1dpf的纤维称为超细旦纤维,单丝纤度低于0.1dpf的纤维称为微细旦纤维。细旦纤维生产一般采用单组份纺丝方法,超细旦纤维生产一般采用单组份纺丝方法或者共轭
8、纺丝方法,而微细旦纤维一般采用共轭纺丝方法。7.应用领域:碳纤维的主要应用领域如下表所示。碳纤维和石墨纤维的应用领域日益拓宽。飞机工业、汽车工业、新能源(风力发电)和基础设施是最大市场,而海洋油田是最大的潜在市场。(1)飞机工业。设计减重和轻量化是永恒的主题。现代飞机已大量采用碳纤维复合材料,包括战斗机、直升机、无人飞机和大型民航客机。(2)汽车工业。用复合材料制造汽车,可使其轻量化,可降低行驶单位公里的燃油。同时,用压缩天然气代替燃料,可大幅度降低尾气污染。用复合材料制造压缩天然气罐(CNG),将大量使用复合材料。电动汽车所用车载燃料电池也大量使用碳纤维纸等碳石墨材料。德国西格里(SGL)与
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 碳纤维 资料 总结
1、咨信平台为文档C2C交易模式,即用户上传的文档直接被用户下载,收益归上传人(含作者)所有;本站仅是提供信息存储空间和展示预览,仅对用户上传内容的表现方式做保护处理,对上载内容不做任何修改或编辑。所展示的作品文档包括内容和图片全部来源于网络用户和作者上传投稿,我们不确定上传用户享有完全著作权,根据《信息网络传播权保护条例》,如果侵犯了您的版权、权益或隐私,请联系我们,核实后会尽快下架及时删除,并可随时和客服了解处理情况,尊重保护知识产权我们共同努力。
2、文档的总页数、文档格式和文档大小以系统显示为准(内容中显示的页数不一定正确),网站客服只以系统显示的页数、文件格式、文档大小作为仲裁依据,平台无法对文档的真实性、完整性、权威性、准确性、专业性及其观点立场做任何保证或承诺,下载前须认真查看,确认无误后再购买,务必慎重购买;若有违法违纪将进行移交司法处理,若涉侵权平台将进行基本处罚并下架。
3、本站所有内容均由用户上传,付费前请自行鉴别,如您付费,意味着您已接受本站规则且自行承担风险,本站不进行额外附加服务,虚拟产品一经售出概不退款(未进行购买下载可退充值款),文档一经付费(服务费)、不意味着购买了该文档的版权,仅供个人/单位学习、研究之用,不得用于商业用途,未经授权,严禁复制、发行、汇编、翻译或者网络传播等,侵权必究。
4、如你看到网页展示的文档有www.zixin.com.cn水印,是因预览和防盗链等技术需要对页面进行转换压缩成图而已,我们并不对上传的文档进行任何编辑或修改,文档下载后都不会有水印标识(原文档上传前个别存留的除外),下载后原文更清晰;试题试卷类文档,如果标题没有明确说明有答案则都视为没有答案,请知晓;PPT和DOC文档可被视为“模板”,允许上传人保留章节、目录结构的情况下删减部份的内容;PDF文档不管是原文档转换或图片扫描而得,本站不作要求视为允许,下载前自行私信或留言给上传者【快乐****生活】。
5、本文档所展示的图片、画像、字体、音乐的版权可能需版权方额外授权,请谨慎使用;网站提供的党政主题相关内容(国旗、国徽、党徽--等)目的在于配合国家政策宣传,仅限个人学习分享使用,禁止用于任何广告和商用目的。
6、文档遇到问题,请及时私信或留言给本站上传会员【快乐****生活】,需本站解决可联系【 微信客服】、【 QQ客服】,若有其他问题请点击或扫码反馈【 服务填表】;文档侵犯商业秘密、侵犯著作权、侵犯人身权等,请点击“【 版权申诉】”(推荐),意见反馈和侵权处理邮箱:1219186828@qq.com;也可以拔打客服电话:4008-655-100;投诉/维权电话:4009-655-100。