碳纤维主要以树脂基复合材料(CFRP)为主,占全部碳纤维复合材料市场份额的90%以上。相比传统金属材料的减材制造,复材行业是较为典型的增材制造,其比较大特点是材料与结构件同步成型。碳纤维的复合与应用存在多种路径,“纤维-(复合)-预浸料-(成型)-制品”与“纤维-(成型)-预制体-(复合)-制品”是目前比较主流的两种工艺流程,前者作为结构材料多用于飞机结构、体育用品领域,基体材料以树脂为主;后者作为功能性结构材料多用于刹车副、热场材料、火箭发动机等领域,基体材料以碳为主。碳纤维已经应用于风电叶片、体育休闲、航空航天、压力容器、碳碳复材、交通建设、海洋等领域。江西大型龙门结构机床碳纤维应用场景
预计到2023年、2025年全球碳纤维需求将增长至15万吨、20万吨,增长主要受风电叶片领域需求驱动。 风电叶片领域2023年、2025年对碳纤维的需求量或将达到6万吨、9.3万吨,对应贡献了全球需求增量的68.2%、67.4%(以2020年为基准)。 碳中和背景下,能源结构型调整势在必行,利好风电领域。中国明确提出了“碳中和碳达峰”的目标,美国将重新加入“巴黎气候协定”,并制 定“2035 无碳发电,2050 让美国实现碳中和”的目标,欧盟则提出了2050年实现碳中和的目标。政策驱动下,预计未来5年中国及全球风电新 增项目容量将持续增长,中国新增容量将增长至66GW,全球增长至119GW。风机大型化趋势,叠加Vesta 到期影响,将拉动大丝束碳纤维需求增长。大丝束碳纤维性能优越,可以使得叶片减重30%,因此超过3MW的风 机和超过50米的风电叶片需要运用到大丝束碳纤维。同时Vestas将碳纤维风电叶片制作低成本化,随着 即将到期,国内风电厂将积极开发此 类风电叶片,大丝束碳纤维需求将快速增长。贵州切割机碳纤维销售厂家碳纤维逐渐应用于民用领域,在航空航天、风力发电、建筑工程、轨道交通、体育休闲等领域均得以普遍应用。
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。
碳纤维对医疗器械设备也有着密不可分的关系,碳纤维及其复合材料可以制成人造假肢和人工骨骼等,性能稳定,生物相容性好,可与人体细胞共存。杨小平等研制的碳纤维导电发热材料具有辅助理疗保健的作用,可加快新陈代谢,促进血液循环,加快伤口愈合速度。碳纤维还具有X光透过性,CT扫描时将木床改为碳纤维纺织品覆盖可以减少对X光的吸收,碳纤维X光线透过性为木材的10倍。随着医疗水平的提高,在仪器设备上采用碳纤维复合材料具有较大的应用前景。碳纤维材料,工业发展的新动力。
首先,碳纤维横梁在建筑领域有着广泛的应用。它可以用于大型建筑物的梁柱结构,具有轻质高精的特点,能够有效减轻建筑物自重,提高整体结构的稳定性和抗震性能。同时,碳纤维横梁还具有耐腐蚀、耐热、耐疲劳等特性,能够适应各种复杂的施工环境和工程要求。其次,碳纤维横梁在航空航天领域也有着重要的应用。由于碳纤维横梁具有高精度、高刚度和低密度的特点,可以明显减轻飞机、航天器等载体的重量,提高其载荷能力和燃油效率。同时,碳纤维横梁还具有优异的耐热性能和抗疲劳性能,能够满足航空航天领域对材料的严苛要求。此外,碳纤维横梁在汽车制造、体育器材、船舶建造等领域也有广泛的应用。它可以用于汽车车身结构,提高汽车的安全性和燃油效率;可以用于制造高性能的体育器材,提升运动员的竞技水平;可以用于船舶建造,提高船舶的航行速度和稳定性。碳纤维细如发丝、轻如鸿毛,单根直径只有5至7微米,大约是人发丝的十分之一粗,密度大约只有钢的四分之一。四川精密自动化设备碳纤维生产企业
碳纤维和碳纤维复合材料的早期发展涵盖了50年代和60年代。江西大型龙门结构机床碳纤维应用场景
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。江西大型龙门结构机床碳纤维应用场景