我国碳纤维工业起步相对较晚,在 技术、产能等方面与西方发达国家存在一定差异。近年来在国内外高速增长的需求牵引下,国内碳纤维制造商在进一步进行产能投资和技术突破。当前我国国内主要的碳纤维(及原丝)制造商为吉林碳谷、吉林宝旌、中复神鹰、江苏恒神、光威复材、兰州蓝星和上海石化等。其中,吉林碳谷以原丝生产为主;吉林宝旌和兰州蓝星以大丝束碳纤维生产为主,江苏恒神和兰州蓝星兼备原丝生产和碳纤维生产能力;其他公司产能主要集中在高性能碳和小丝束碳纤维。轻而坚固,碳纤维材料带领新一代机械革新。河北自动化设备碳纤维
碳纤维可以按照原丝种类、力学性能、丝束规格、原丝制备工艺等不同维度进行分类,不同类别的碳纤维分类标准如下:原丝种类:分为PAN基碳纤维、沥青基碳纤维和粘胶基碳纤维。其中,PAN基碳纤维由于生产工艺相对简单,产品力学性能优异,用 途 ,自20世纪60年代问世以来,迅速占据主流地位,占碳纤维总量的90%以上。沥青基、粘胶基的产量规模较小。因此,目前碳 纤维一般指PAN基碳纤维。力学性能:业内主要采用力学性能进行分类。企业产品分类主要参考日本东丽的牌号,并以此为基础确定自身产品的牌号及级别。此外, 按照现行聚丙烯腈基碳纤维国家标准GB/T 26752-2020的力学性能分类,PAN基碳纤维分为 型、 中模型、高模型、 高模型四 类。丝束规格:按纤维数量不同可分为小丝束和大丝束,一般将丝束数量小于24K的碳纤维称为小丝束(1K 一束碳纤维中有1000根丝), 24K以上的为大丝束。小丝束碳纤维性能优异、产量低、价格较高,一般用于航空航天、 等高科技领域。大丝束产品性能相对 较低、成本较低、生产控制难度大, 运用于基础工业、民用领域。武汉网球拍碳纤维原料碳纤维主要分为粘胶基、沥青基和聚丙烯腈(PAN)基三大种类。
现代碳纤维工业化的路线是前驱纤维炭化工艺法,所用3种原料纤维的组成、碳含量等见表。制造碳纤维用的原纤维名 称化学组分碳含量/%碳纤维收率/%黏胶纤维(C6H10O5)n4521~35聚丙烯腈纤维(C3H3N)n6840~55沥青纤维C,H9580~90采用这3种原纤维制造炭纤维的流程都包括:稳定化处理(在200~400℃空气,或用耐燃试剂等化学处理),碳化(400~1400℃,氮气)和石墨化(1800℃以上,氩气气氛下)。为了提高炭纤维与复合材料基质的粘接性能需进行表面处理、上浆、干燥等工序。
碳纤维(Carbon Fiber,简称CF)是由聚丙烯腈(PAN)(或沥青、粘胶)等有机母体纤维采用高温分解法在1,000摄氏度以上高温的惰性气体下裂解碳化(其结果是去除除碳以外绝大多数元素)形成碳主链机构制成的机纤维。是一种含碳量在 90%以上的无机高分子纤维。聚丙烯腈基碳纤维的生产主要包括原丝生产和原丝碳化两个过程。原丝生产过程主要包括聚合、脱泡、计量、喷丝、牵引、水洗、上油、烘干收丝等工序。碳化过程主要包括纺丝、预氧化、低温碳化、高温碳化、表面处理、上浆烘干、收丝卷绕等工序。碳纤维及其复合材料的制作过程中工艺繁多且对技术精细程度非常高,有很高的技术门槛。轻松突破,碳纤维材料带领工业新潮流。
碳纤维材料所具有的良好力学性能和电化学性能使结构/储能一体化碳纤维复合材料成为可能。2000年起,美国陆军研究实验室、瑞典皇家理工学院和吕勒奥理工大学、英国帝国理工大学等机构陆续发表了多种结构/储能一体化碳纤维复合材料的结构及相关性能研究报告。碳纤维细如发丝、轻如鸿毛,单根直径只有5至7微米,大约是人头发丝的十分之一粗,密度大约只有钢的四分之一。同时,它又强如钢铁。一束一米长的T1000级碳纤维,重量大概只有0.5克,却可以承担500公斤左右的拉力。碳纤维,创新科技带领工业新时代。武汉网球拍碳纤维原料
碳纤维的种类性能和用途。河北自动化设备碳纤维
碳纤维可以按照原丝类型、纤维形态、丝束规格、生产工艺、力学性能等标准进行分类,其中常用的三大分类维度是原丝类型、丝束规格和力学性能。按照原丝类型可分为聚丙烯腈(PAN)基、沥青基、粘胶基等;按照丝束规格可分为大、小丝束;按照力学性能可分为标模、中模和高模。用碳纤维做小产品和大产品的难度完全不同。20世纪60年代,碳纤维被美、日等国广泛应用于航空航天领域,发挥了重要的作用,碳纤维及其生产技术也成为了西方国家对我国严格禁运的重要技术。在严峻的环境下,我国科学家并未放弃,大力创新自主研发攻关。中国石化上海石化联合多所高校、科研院所、企业,走出了一条以企业为主体的“产、学、研、用”相结合的协同创新之路,于2018年取得重大突破,成功开发出48K大丝束碳纤维的聚合、纺丝、氧化炭化成套工艺技术,所生产的碳纤维性能优异并实现低成本化。河北自动化设备碳纤维