第一章总论
1.1 企业简介
1.1.1 项目基本情况
1、项目名称
碳纤维复合材料生产及研发项目
2、企业名称
3、项目注册地点
4、项目总投资
100000万元人民币
其中：固定资产投资：70000万元人民币。
流动资金投资: 30000万元人民币。
5、项目实施计划
项目共分两期实施：
第一期投资30000万元人民币
固定资产投资21000万元人民币。
流动投资资金9000万元人民币。
第二期投资70000万元人民币
固定资产投资49000万元人民币。
流动投资资金21000万元人民币。
1.1.2 经营范围与规模
碳纤维织物及纤维系列产品的生产、销售和研究，年产碳素纤维布4800万平方米。开发系列下延产品。
1.1.3 投资目的
通过独资或合资经营方式，利用国际先进技术和设备，生产碳素纤维产品，满足国内外市场需求，加快企业发展，使资方获得社会经济双收益。
1.1.4 出资
由投资方全额出资。
1.1.5 风险及收益分配
投资方独立享受利润及承担风险。
1.2 项目的由来及发展概况
人类使用的材料经历了天然材料、加工材料、合成材料而进入到目前第四代的复合材料时代。复合材料是由有机高分子、无机非金属和金属等原材料复合而成的多相材料。它不仅能保持其原组分各自具有的部分特性，使各组分性能得到相互补充，甚至还可能赋予原组分呈单一材料时所不具备的优异性能。随着高性能碳素纤维复合材料的开发和利用，也促使复合材料从玻璃纤维增强塑料的第一代进入以碳素纤维增强塑料（CFRP）为代表的新时期。
由于碳素纤维复合材料具有质轻、强度高、弹性系数高、耐高温、耐腐蚀、形体稳定、耐冲击等优异的特性，被广泛应用于航空航天、建筑器材及材料、体育器械、交通运输、大型机电零部件、输油管道等行业领域，并且具有广阔的市场前景。因此投资方本着互惠互利的原则，果断决策，拟在江苏泗阳经济开发区建立“江苏荣浩碳素纤维复合材料有限公司”，年产4800万米碳素纤维复合材料及相关产品。
第二章产品分析与市场预测
1.1 碳纤维复合材料的主要作用和应用领域
由于碳素纤维具有质轻、高强度、高弹性系数、耐高温、耐化学药品、尺寸稳定良好、耐冲击等优异特性，故为各类行业广泛采用：（1）航天太空方面：人造卫星、火箭、宇宙飞船、航天飞机、喷射引擎、民航、战斗机、直升机、机身、机尾、舵、升降梯等。
（2）交通运输方面：汽车骨架、螺旋桨轴心、车轮、车胎、缓冲器、弹簧片、引擎零件、船舶补强材料等。
（3）运动休闲器材方面：高尔夫球杆、钓鱼杆、网球杆、羽毛球拍、独木舟、游艇、帆船、滑雪板、水中快艇、自行车等。
（4）其它工业方面：化学设备、长距离输油管道、泵、槽、压力容器、工业用机器人、纤维机械、计算机、雷达、复印机等。
（5）建筑桥梁加固等。
（6）风力发电及下游配套产品。
1.2 本项目的技术成熟性和项目产品可靠性
碳素纤维复合材料（主要碳素纤维布）的制造技术，经台湾技术人员多年的开发研究，将传统式（美、日）制程，改良为一段式制作。传统式制程中，如上胶涂不均匀，将会使每1平方米重量、厚
度、R/C含量有差异。而一段式制作的优点在于：工艺制程有变动时，可随时调整，使质量、重量、R/C含量，达到客户要求。故一段式做法目前已被广泛认同。
碳素纤维复合材料项目的商业前景
1、项目产品的市场调查和需求预测（以年为单位并逐年增加）
a、福建省（福州）约300000M2
b、福建省（泉州）约240000M2
c、广东省约600000M2（尚未包括高尔夫球场）
d、四川省约240000M2
e、江苏、浙江省各约600000M2
f、山东省约1000000M2
g、全国每月平均20000000M2，年平均240000000M2
h、另外建筑、桥梁加固带，目前已被国内建筑行业认同，每月使用量已逐年增加，且此利润相当可观。
I、风力发电及其它
1.3 项目产品的竞争优势和市场领先度
体育用品生产业，属于劳动力密集型产业，生产工艺流程长，需有大面积厂房，因此欧美及日本等先进国家，在面临制造成本过高、缺乏足够劳动力从事生产后，均已转向行销导向。即将生产制造的过程，转移到工资较低廉的发展中国家或地区，如东南亚及中国大陆，
而对于生产技术与质量品质要求较高的产品，则多透过OEM方式，委托拥有良好生产技术与人力的国家生产。中国大陆由于拥有优异的原材料及良好的技术开发氛围，因此成为许多国外知名品牌的OEM或ODM加工对象。同样，过去纯以OEM方式，替欧、美、日等国家进行生产加工的地区，如韩国、台湾等，亦面临着产业环境的剧烈变化、以及生产成本的高涨。为适应环境变化，并延伸企业竞争力，它们也多已将加工基地转移，逐渐脱离纯粹生产加工，摆脱生产低价产品的层次，而加强研发能力，引进先进技术与材质，并转而创品牌及拓展行销通路的领域，以求在和欧美知名品牌的竞争中，开创自已的天地。
在消费者方面，随着时代的演变及经济、科技的迅速发展，人类已逐渐从纯粹追求物质生活的脚步中，解放出来，充分体验自然与健康的重要性，因而崇尚自然与注重身体健康已成为目前的发展潮流和趋势，各种产品亦普遍以回归大自然与环保为主要诉求。
此外，体育用品业的成长必须依赖不断地研发、创造，汰旧换新，不断地追求高功能、多功能的产品，方能立于不败之地。因此除了产品材质的研发之外，行销的手法与资金的投入，更是决定产品成功的关键因素。
美国为全球最大的高尔夫用具市场，无论球场数目（1999年全美高尔夫球场为14648座）、挥杆族人数（1999年全美挥杆族人数为3450万人）或市场规模而言，均居全球之冠。1999年美国高尔夫用具进口金额达四亿八千八百八十二万美元，较1998年的四亿三千四百零八万美元，增长12.6 %。其主要供应来源，主要包括台
湾、墨西哥、中国大陆、日本及韩国。（台湾是美国高尔夫用具进口来源的主要地区。1999年中国销往美国的高尔夫用具金额达一亿七千零四十六万美元，一般都是由台湾高尔夫用具制造商，近年转移到中国大陆投资生产的）。因此参与国际竞争，也是今后我们所要发展的道路。
碳素纤维复合材料，除在体育用品方面有巨大的需求外，目前在建筑桥梁加固上有广阔的发展空间。
1.4 碳纤维复合材料在建筑行业的应用
国内对碳素纤维的研究始于六十年，并自1975年11月全国第一次碳素纤维及其复合材料会议后，一直将碳素纤维及其复合材料纳入国家科技攻关项目，先后有冶金部、中科院、化工部等单位组织攻关。二十年来，从无到有，碳素纤维在生产工艺和复合材料应用方面取得了一定的研究成果。但是，国产的碳素纤维生产水平还比较低，性能不稳定。至今，我国仍不具备碳素纤维的工业生产技术，基本上依赖进口。目前，国内碳素纤维及其复合材料，特别是中间产品---碳素纤维布的需求呈逐年上升的趋势。
碳素纤维复合材料用于建筑混凝土结构补强加固的研究工作，开始于80年代的美、日等发达国家。80年代末，日本、美国、新加坡以及欧洲的部分国家和地区，都开始相继进行了大量碳素纤维材料用于混凝土结构补强加固的研究开发，并在此基础上形成了自己国家的
行业标准与规范。该项技术在日本、韩国、美国、欧洲、台湾等国家和地区，得到迅速的发展和广泛应用。而将碳素纤维制成织物（布状片材），粘贴到混凝土表面用于结构的补强与加固，是实际工程中应用最多的一种。
主要功能：
1、具有碳材料的本性特性，又兼备纺织纤维的柔软可加工性。
2、各向异性，设计自由度大，可进行多种方案设计，以满足不同的要求。
3、可与其它纤维（如玻璃纤维）混合，增强、提高性能。
4、密度小、质量轻，是一般钢材1% 重量，强度超过10倍。
5、强度及钢性高，比强度、比模量极高。
6、自润滑、耐磨损、耐疲劳、寿命长。
7、吸能减震，具有优异的震动衰减功能。
8、热膨胀系数小，有较高的尺寸稳定性。
9、热导性好，不蓄热，在惰性气体中耐热性出类拔萃。
10、耐腐蚀，不生锈，优秀的抗疲劳性。
在我国，随着人们对碳素纤维加固混凝土结构技术优势认识的逐渐提高，已有越来越多的高科研成果机构开始重视这一新兴加固技术，并逐步得以发展和完善。
从国内外发展情况看，碳素纤维复合材料，应用于建筑业的研究开发正呈积极活跃的态势。中国拥有巨大的建筑市场，大量的钢筋混凝土结构急需补强与加固，碳素纤维加固技术作为一种新兴的、
技术含量高的加固方法，具有施工简便、用途广泛、实际效果优越，有很大的研究推广价值和巨大的社会经济效益。这种加固方法在我国也将得到广泛的应用，同时也必将对我国建筑事业及当地的经济起推动作用。
A、混凝土加固修补用碳素纤维复合材料分类：
普通碳素纤维是以聚丙烯（PAN）或中间沥青（MPP）纤维为原料碳化制成。目前，用于混凝土结构补强加固的碳素纤维材料种类可按以下分类：
1、按形式分类
1.1 片材（包括布状和板状）
一般通过环氧树脂类粘接剂贴于混凝土受拉区表面，是用于结构加固修复最多的一种材料形式。其中布状材料的使用量最大，而板状材料的强度利用效率较高。
1.2 棒材
通常作为代替传统钢筋的材料，既可用于已建结构的补强加固，也可用于新建结构中。
2、按力学性能分类
2.1 高模量型
拉伸模量很高，可以达到380~640 Gpa ，但其伸长率较低。
2.2 高强度型
拉伸强度在3500 Mpa以上，加工工艺好的其拉伸强度可超过4000 Mpa 。
2.3 中等模量型
拉伸模量一般在270~315 Gpa 之间，伸长率在1.5%~2.0%之间。
B、碳素纤维加固混凝土结构的技术特点
同原有的加固方法（如粘钢加固、预应力加固等）相比，碳素纤维加固技术具有明显的技术优势，主要体现在：高强高效由于碳素纤维布材料优异的物理力学性能，在加固过程中可充分利用其高强度、高模量的特点来提高结构及构件的承载力和延性，改善其受力性能，达到高效加固的目的。耐腐蚀性碳素纤维材料化学性质稳定，不与酸、碱、盐等发生化学反应，因而用碳素纤维材料加固后的钢筋混凝土构件具有良好的耐腐蚀性及耐久性。不增加构件的自重及体积。碳素纤维布质量轻且厚度薄，经加固修补后的构件，基本不增加原结构的自重及尺寸，不会减少使用空间。适用面广由于碳素纤维布是一种柔性材料，可任意剪裁，所以可广泛应用于各种结构类型、形状和结构的各种部位。诸如大型桥梁的桥墩、桥梁和桥板，以及隧道、大型筒体及壳体结构工程等。便于施工在碳素纤维布加固工程中，施工过程不需要大型的施工机械，而且施工场地少，没有湿作业，功效高。
1.5 碳纤维复合材料在风力发电中的应用
清洁能源是世界上人们关心的问题，风力发电则是重要的清洁能源之一。美国风能协会AWEA报导世界风力发电能力在不断扩大，1996—2001年的6年期间，世界风力发电能力平均每年递增32.6%，
1996年底世界风力发电总能力为6070MW，到2001年底，世界风力发电总能力达 23300MW。利用风力发电最发达的国家是德国，到2001年累计风力发电总容量已达到8750MW，其中2001年新增容量为2659MW。美国风力发电总容量为426lMW，为世界第二。2001年美国风力发电的容量增加了1695MW，绝大部分集中在德克萨斯州。风力发电总容量占世界第三位的是西班牙，达3337MW。总的来看，目前欧洲是世界风力发电最发达地区,约占世界风力发电总能力的70%。欧州风力发电能力中一半以上由德国占有，德国是世界上利用风能最发达的国家。亚洲利用风能较差，只有印度，2001年底风力发电总容量达1407MW，我国风能利用规模还很小，尤待进一步开发，并且目前逐步重视对风能的开发利用。
⑴风力发电转子叶片用的材料根据叶片长度不同而选用不同的复合材料，目前最普遍采用的是玻璃纤维增强聚酯树脂、玻璃纤维增强环氧树脂和碳纤维增强环氧树脂。从性能来讲碳纤维增强环氧树脂最好，玻璃纤维增强环氧树脂次之。随叶片长度的增加，要求提高使用材料的性能，以减轻叶片的质量。采用玻璃纤维增强聚酯树脂作为叶片用复合材料，当叶片长度为19m，其质量为1800kg；长度增加到34m时，叶片质量为5800kg、如叶片长度达到52m，则叶片质量高达21000kg。而采用玻璃纤维增强环氧树脂作为叶片材料时，19m长质量为1000kg，与玻璃纤维增强聚酯树脂相比，可减轻质量800kg。同样是34m长的叶片，采用玻璃纤维增强聚酯树脂时质量5800kg，采用玻璃纤维增强环氧树脂时质量5200kg，而采用碳纤维增强环氧树
脂时,质量只有3800kg。总之，叶片材料发展的趋势是采用碳纤维增强环氧树脂复合材料，特别是随功率的增大，要求叶片长度增加，更是必须采用碳纤维增强环氧树脂复合材料，玻璃纤维增强聚酯树脂只是在叶片长度较小时采用。
⑵风力发电叶片发展趋势：
A、风力发电向大功率、长叶片方向发展。
由于风力发电每kW成本随风力发电的单机功率的增大而降低，因此，从安装第一台现代化的风力发电装置起，风力发电的单机功率在不断增长，叶片的长度也在不断增长。1992年至1999年，欧洲风力发电单机功率从200kw增加到700kw，叶片的长度则由12m增加到22m。1999年到2000年，风力发电的单机功率又平均增长到900kw，叶片的长度增加到25m。现在风力发电的单机功率为1.5MW一2.5MW，叶片长度达50m已经不稀奇，目前正在研制单机功率为
3.0MW—5.OMW，叶片长度50m一60m风力发电机。世界上风力发电叶片最大的制造商LMGLASFIBER公司,关闭了位于丹麦的一个叶片生产厂，这个厂是专门生产长度在24m以下的风力发电叶片，厂方宣布关闭的原因是市场对风力发电叶片的需求已经不是24m以下的小叶片，而是大功率的长叶片。
B、碳纤维复合材料在风力发电上的应用会不断扩大。
随风力发电单机功率的增长，叶片的长度也在不断增长，碳纤维复合材料在风力发电上的应用也会不断扩大。对叶片来讲，刚度十分
重要，疲劳强度是制约叶片强度与设计的关键因素，大气紊流造成叶片颤动和周期载荷，会导致疲劳破坏。荷兰戴尔弗理工大学（Delft University of Technology， the Netherlands）研究表明，碳纤维复合材料叶片刚度是玻璃纤维复合材料叶片的两倍。美国蒙塔纳州立大学（Montana State University ) 的蒙代尔（John Mandell）教授正在为圣地亚风能研究计划（ Sandia Wind Energy Research Program）积累并建立碳纤维复合材料在风力发电上应用的数据库。包括采用卓尔泰克公司（ ZoltEk Corp.）、苏泰克工程材料公司(Cytec Engineering Materials Co.)和东丽碳纤维公司（Toray Cabon Fibers )的碳纤维。国外专家认为，由于现用材料性能不能很好满足大功率风力发电装置的需求，玻璃纤维复合材料性能已经趋于极限，因此，在发展更大功率风力发电装置和更长转子叶片时，采用性能更好的碳纤维复合材料是势在必行。
第三章项目技术来源
3.1 来自台湾的技术
碳素纤维制造业，是高科技、高成本及高报酬之产业。主要原料——碳纱为石化提炼，美国、日本均列为外销管制项目，碳布的制程也被列为机密，其技术不易取得。台湾用碳素纤维布加工制造的网球拍、高尔夫球杆、钓鱼杆畅销全球。早期原物料大部分由日本提供，其碳布的制程，即使台湾厂商付出再多资金，亦无法获得技术机密。
碳素纤维制造，需以机械结合材料、应力、流体等力学，配合物理性质、化学变化而组成，若因天气因素及加工物料（如纸张、碳纱、树脂）的改变，则工程架构亦随之调整、变化。物理加化学成分的变化，即使用操作手册亦无法做出正确判断，需有操作经验的技术人员配合，才能达到事半功倍的效果。如同一部好的汽车，需有优秀驾驶员来操作，并将其经验做为提升性能参考，反复强化动作达到熟炼操作程度，将机件与技术结合达到真善美境界。
初期台湾碳素纤维制造业，投入大量资金，从事碳素纤维机械与技术的改良。历经过无数次的失败，从日本学会并引进了碳纱及碳素纤维复合材料的加工和制造技术。但不以此为满足，并创造性地
加入计算机进行数据处理，监控生产制程，降低人为疏忽的损耗，达到成品高规格的要求。
目前美、日均以二段式涂胶，系在涂胶方面，必须先涂好胶冷藏后再取出使用，如涂胶控制不匀，生产进行时已无法调整与修正，故不良率与损耗率居高不下，且碳布的厚度、含胶量也不易控制。现在台湾碳纤维制造业，最先进的方法是，将其上下涂胶作业同步完成，在生产过程中，亦可随时依据资料调整修正所需的条件，进而降低原物料损耗，节省成本并提高产品附加值。
我们的台湾技术，多年从事碳素纤维在制程方面的研发及改良，在日、韩及台湾地区享有一定的知名度。并以台湾为发展中心，以技术提供、辅导为主，从事碳素纤维制造业。并申请了台湾地区及中国大陆的专利（台湾新型专利号：195856号中华人民共和国新型专利号：521660号）。目前越南、大陆山东，已有碳素纤维生产厂商，使用其研发的第三代设备，生产碳素纤维复合材料。
现在台湾中、下游厂商，均已因人力及市场取向，大都转向大陆发展。为此，我们的台湾技术，也有意将重心由台湾转移到大陆，以配合市场趋势，愿意提供技术及合作，并运用本身的优势，及当地政府部门的协助，达到人尽其才、地尽其利、物尽其用，进而结合上、中、下游生产体系，形成碳素纤维复合材料生产基地。
第四章项目选址
选择XXX经济开发区比较合理。要人力资源、价格成本相对便宜。并可在投资环境（行政性“零收费”、一站式服务、封闭保护性管理）、基础设施（供电、供水、供气、光缆、通讯、供热、排水、道路、污水处理）、合资企业的申报、土地的使用、税收、劳务成本、海关商检及今后企业的上市，提供最大的优惠政策和强有力的支持、扶持。
第五章市场
5.1 国际市场碳素纤维5年间的世界市场
国际市场碳素纤维5年间的世界市场情况单位：吨/年
5.2 国内市场
当前国内市场碳素纤维复合材料的年销售量为30000吨/年。参考于世界碳素纤维市场的增长趋势及发展历史，考虑到我国加入WTO后，碳素纤维复合材料即将进入国内的建筑、铁道、运动器械，乃至航空、宇宙各领域的因素，预测在未来5-10年国内市场需求将
达到当前的15倍，即年销量为吨450000吨/年，成为世界最大的销售国家。
碳素纤维中国市场情况分析
序号产业内容比例年用量
1 运动器械47% 65424吨
钓具50%
网球拍20%
高尔夫球杆20%
其他10%
2 航空、航天30% 41760吨
飞机
制品
通讯卫星
其他
3 一般产业15%/p> 20880吨
土木.建筑33%
机械36%
能源21%
其他10%
4 其他8% 11136吨
合计（现在市场）139200吨
合计（将来市场）676940吨
3 --- 代表建筑、桥梁加固及相关行业
4 --- 代表其他
第六章产品特性及生产规模
6.1 产品特性
碳素纤维复合材料的技术特点：
一般碳素纤维分为耐热纤维（200~300℃）、碳纤维（800C以上）及石墨纤维（2500℃~3000℃）。兹将碳素纤维的特性列举如下：
⑴密度小，重量轻。
⑵弹性率高，比弹性率（Specific modulus）亦高。
⑶抗张强度大，比强度（Specific strength）亦大。
⑷由于单纱的细致（fineness），恒长丝状纤维纱的尺寸均齐，故纤维的加工效用(Processability)殊佳。
⑸传导性 (Conductivity)优。
⑹耐热性（heat-resistance）卓越，除了在氧化空气中以外，能耐3000℃的高温。
⑺耐化学药品腐蚀性（chemical~resistance）强。
⑻尺寸安定性（dimensional stability）良好。
⑼不易发生潜变形，具有较高的静疲劳强度（static fatigue strength）。
⑽热膨胀系数小，热冲击性强。
⑾热传导率大。
⑿石墨制品富有自己润滑性。
阅读文章，回答问题。 碳纤维复合材料 ①2018年11月6日，两年一度的珠海航展上，中俄合作研制的280座远程宽体客机CR929，以1：1的展示样机首次亮相国际航展。在这款最新一代的大型飞机上，复合材料的使用比例有望．．超过50%。同样，在去年5月5日首飞的C919大客机上，使用的复合材料占到飞机结构重量的12%。这里的复合材料，主要就是碳纤维复合材料。 ②碳纤维是火箭、卫星、导弹、战斗机和舰船等尖端武器装备必 不可少的战略基础材料。它不存在腐蚀生锈的问题。由于使用碳纤维材料可以大幅降低结构重量，因而可显著提高燃料效率。采用碳纤维与塑料制成的复合材料制造的卫星、火箭等宇宙飞行器，噪音小，质 量小，动力消耗少，可节约大量燃料。 ③碳纤维还是让大型民用飞机、汽车、高速列车等现代交通工具 实现“轻量化”的完美材料。航空应用中对碳纤维的需求正在不断增多，新一代大型民用客机空客A380和波音787使用了约为50%的碳纤维复合材料。这使飞机机体的结构重量减轻了20%，比同类飞机可节省20%的燃油，从而大幅降低了运行成本、减少二氧化碳排放。碳 纤维作为汽车材料，最大的优点是质量轻、强度大。它的重量仅相当 于钢材的20%到30%，硬度却是钢材的10倍以上。所以汽车制造采用碳纤维材料可以使汽车的轻量化取得突破性进展，并带来节省能源的社会效益。 ④随着航空航天、汽车轻量化、风电、轨道交通等行业领域对碳
纤维的需求爆发，碳纤维工业应用开始进入规模化生产。业内预测， 预计到2020年，全球碳纤维需求量将超过16万吨，到2025年，将超过33万吨。面对如此巨大而重要的市场，国内企业既要通过掌握 关键技术来实现碳纤维的稳定批量生产和大规模工程化应用，同时也要瞄准国产新一代碳纤维及其复合材料及早研发和布局，2016年2月15日，中国突破日本管制封锁研制出高性能碳纤维。2018年2月，中国完全自主研发出第一条百吨级T1000碳纤维生产线，这标志着我国已经牢牢站稳全球高端碳纤维市场的一席之地。 101．阅读选文第①段和第③段，回答问题。 （1）选文第①段加点词“有望”能删去？请说出理由。 （2）选文第③段画线句运用了哪些说明方法？有何作用？ 102．随着科学技术的发展，请你设想一下生活中将会有哪些碳纤维 复合材料的产品。 【答案】 101．（1）不能删去，“有望”是有希望的意思，说明“在这款最新 一代的大型飞机上，复合材料的使用比例”未来有希望超过“50%”，该词体现了说明文语言的准确性和科学性。 （2）列数字、作比较，具体准确地说明了碳纤维作为汽车材料，最 大的优点是质量轻、强度大。 102．碳纤维复合材料制成的羽毛球拍、登山器械等体育休闲用品； 汽车、地铁等交通工具；以及碳纤维复合材料制成的衣服、家具等日
碳纤维及复合材料的种类、制备及应用 杨晨材研0906 （北京化工大学材料学院，100029） 摘要：本文主要陈述总结了复合材料及其碳纤维的种类、制备及应用方面的相关知识。 关键词：碳纤维；复合材料；种类；制备；应用 1.复合材料 复合材料是由两种或两种以上物理和化学性质不同的物质组合而成的一种多相固体材料。具有比强度高，比模量高，剪切强度和剪切模量高，高温性能高，耐热性高等特性广泛应用于各个领域。 1.1种类 复合材料按其性能高低可分为常用复合材料和先进复合材料；根据其用途可分为结构复合材料和功能复合材料；按照复合方式可分为宏观复合材料和微观复合材料。根据不同增强体形式可分为纤维复合材料、颗粒复合材料、片材复合材料和叠层复合材料。还有，可以根据基体材料的不同细分为：聚合物基复合材料、金属基复合材料和无机非金属基复合材料。本文主要以基体材料的细分方式介绍复合材料的制备及其应用。 其生产流程见图1.1。 图1.1 复合材料制品的生产流程图 1.2聚合物基复合材料 聚合物基复合材料是聚合物或俗称树脂作为基体与粒状、片状、纤维状填充组分作为增强体的复合材料。按基体的不同还可以分成热固性树脂基、热塑性树脂基和橡胶基。
1.2.1制备 其主要制备方法有：预浸料、手糊成型工艺、喷射成型、袋压成型、模压成型、纤维缠绕成型、拉挤成型、熔融流动成型、增强反应注射成型和树脂传递模塑。 1.2.2应用 聚合物基复合材料在建筑、化学、交通运输、机械电器、电子工业及医疗、国防、航天航空及火箭等领域都有广泛应用。如手糊成型制得的广播卫星抛物面天线、太阳能电池帆板；纤维缠绕成型可制得雷达罩、火箭发动机壳、压力容器；模压成型制得的整体浴室和汽车保险杠等等。 1.3金属基复合材料 金属基复合材料是以金属、合金和金属间化合物为基体，以无机纤维和金属间化合物等为增强体，通过浸渗、固结工艺制成的复合材料。根据其基体的种类可细分为轻金属基、高熔点金属基和金属间化合物基。 1.3.1制备 金属基复合材料的主要制备工艺方法有：固相法、液相法和原位复合法。固相法主要有粉末冶金、固态热压法、热等静压法；液态法主要有真空压力浸渍法、挤压铸造法；原位复合法主要包括共晶合金定向凝固、直接金属氧化物法、反应生成法。 1.3.2应用 金属基复合材料主要可应用于航天、航空、汽车、医疗、体育用品等领域。如航天飞机中段主机身的B/Al关键桁架、臂状支柱；齿轮；高尔夫球杆击球头及各种支架等等。 1.4无机非金属基复合材料 无机非金属复合材料主要有陶瓷基复合材料、水泥基复合材料和碳基复合材料。 1.4.1陶瓷基复合材料 陶瓷基复合材料是以陶瓷材料为基体，并以陶瓷、碳纤维和难熔金属的纤维、晶须、晶片和颗粒为增强体，通过适当的复合工艺所构成的复合材料。主要可细分为高温陶瓷基复合材料、玻璃基复合材料和玻璃陶瓷基复合材料。 其制备工艺主要有：粉末冶金法(颗粒）、浆体法（液体法）、热压烧结法、液态浸渍法、直接氧化法、溶胶-凝胶法、化学气相浸渍法（CVI）、先驱体转化和反应熔融浸渗（RMI）等。 陶瓷基复合材料可应用于切削工具方面及航空航天领域的研究。如刀具、滑动构件、发动机制件、能源构件等。法国已将长纤维增强炭化硅复合材料应用于制造高速列车的制动件，显示出优异的摩擦磨损特性，取得满意的使用效果。
国内外碳纤维及其复合材料产业现状及发展趋势 自上世纪60年代碳纤维首次商业化以来，产业规模不断扩大，产品品质不断提高，2014年全球碳纤维产能（365天连续生产12K/24K 碳纤维丝束计算）已达到12.6万吨。尽管碳纤维与传统的玻璃纤维在价格上仍不能相比，但高性能碳纤维以其高比强度、高模量、可设计、防腐蚀和抗疲劳等突出特点，具有玻璃纤维所不能比拟的优势，已成为发展先进武器装备的关键材料，并在航空航天、国防军工、风能产业、土木工程、体育休闲等领域得到了广泛应用。 当前，国际复合材料产业呈现蓬勃发展态势，据估计，未来5年，先进复合材料将以每年5%的增速发展，而随着民用航空、汽车工业等领域的快速发展，全球高性能碳纤维需求量的年增幅可达10%，亚太地区将会有更高的增长率，即碳纤维及其复合材料产业将面临前所未有的发展空间和机遇。 因此，在目前碳纤维产业快速发展的关键时期，我们更应该认清国际碳纤维产业的发展形势、对照国外先进企业找差距找问题，通过理性思考寻求解决途径，适时把握发展机遇，落实行动、注重实效，努力推进国内碳纤维及其复合材料产业的健康快速发展。 1、国外碳纤维产业现状及发展趋势 1）产业方面 根据前躯体原料的不同，碳纤维可分为聚丙烯腈（PAN）基、沥青基和粘胶基碳纤维等。由于粘胶基碳纤维在制备过程中会释放出毒
性物质二硫化碳，且工艺流程长、生产成本高、整体性能不高，因此目前，国际碳纤维产业领域，前两种碳纤维获得了更大规模的生产和应用。其中，PAN基碳纤维又占据绝对优势，国际市场占有率超过90%。PAN基碳纤维的九大生产商包括：日本东丽、东邦、三菱丽阳、美国赫氏（Hexcel）、氰特（Cytec）、卓尔泰克（Zoltek，已被东丽收购）、台塑、土耳其阿克萨（AKSA）和德国西格里（SGL）。沥青基碳纤维的生产和应用居其次，主要生产企业三家，分别是Cytec、三菱塑料和日本碳素纤维。 PAN基碳纤维分为小丝束（1-24K）和大丝束（36K及以上）两类。全球小丝束碳纤维市场主要被日本东丽、东邦、三菱丽阳三家公司所垄断，而来自中国、土耳其和韩国的企业，正不断扩充小丝束的全球产能，同时也降低了三家日本公司的市场份额。 大丝束碳纤维生产商主要有Zoltek、SGL和三菱丽阳三家。另外，中国国企蓝星集团英国分公司拥有大丝束碳纤维原丝的供应能力，Cytec于2014年与德国腈纶企业合作开展低成本大丝束碳纤维的研制开发。预计在未来10年中，其它制造商也会陆续加入大丝束碳纤维生产领域。 为满足高速发展的航空航天与汽车市场对碳纤维的需要，几乎所有的碳纤维巨头都宣布了扩产计划。例如，日本东丽拥有以日本本土为核心的日美法韩4个生产基地，目前已形成11000～12000吨/年的T700S和4500吨/年的T800碳纤维生产能力，并宣布PAN基碳纤维的总产能于2015年达到27100吨，2020年扩大至50000吨。另外，Hexcel
碳纤维制备工艺简介资料． 碳纤维制备工艺简介 碳纤维(Carbon Fibre)是纤维状的碳材料，及其化学组成中碳元素占总质量的90%以上。碳纤维及其复合材料具有高比强度，高比模量，耐高温，耐腐蚀，耐疲劳，抗蠕变，导电，传热，和热膨胀系数小等一系列优异性能，它们既可以作为结构材料承载负荷，又可以作为功能材料发挥作用。因此，碳纤维及其复合材料近年来发展十分迅速。
一、碳纤维生产工艺 可以用来制取碳纤维的原料有许多种，按它的来源主要分为两大类，一类是人造纤维，如粘胶丝，人造棉，木质素纤维等，另一类是合成纤维，它们是从石油等自然资源中提纯出来的原料，再经过处理后纺成丝的，如腈纶纤维，沥青纤维，聚丙烯腈(PAN)纤维等。 经过多年的发展，目前只有粘胶(纤维素)基纤维、沥青纤维和聚丙烯腈(PAN)纤维三种原料制备碳纤维工艺实现了工业化。 1，粘胶(纤维素)基碳纤维 用粘胶基碳纤维增强的耐烧蚀材料，可以制造火箭、导弹和航天飞机的鼻锥及头部的大面积烧蚀屏蔽材料、固体发动机喷管等，是解决宇航和导弹技术的关键材料。粘胶基碳纤维还可做飞机刹车片、汽车刹车片、放射性同位素能源盒，也可增强树脂做耐腐蚀泵体、叶片、管道、容器、催化剂骨架材料、导电线材及面发热体、密封材料以及医用吸附材料等。
虽然它是最早用于制取碳纤维的原丝，但由于粘胶纤维的理论总碳量仅44.5%，实际制造过程热解反应中，往往会因裂解不当，生成左旋葡萄糖等裂解产物而实际碳收率仅为30% 以下。所以粘胶(纤维素)基碳纤维的制备成本比较高，目前其产量已不足世界纤维总量的1％。但它作为航空飞行器中耐烧蚀材料有其独特的优点，由于含碱金属、碱土金属离子少，飞行过程中燃烧时产生的钠光弱，雷达不易发现，所以在军事工业方面还保留少量的生产。 2，沥青基碳纤维 1965年，日本群马大学的大谷杉郎研制成功了沥青基碳纤维。从此，沥青成为生产碳纤维的新原料，是目前碳纤维领域中仅次于PAN基的第二大原料路线。大谷杉郎开始用聚氯乙稀(PVC)在惰性气体保护下加热到400℃，然后将所制PVC 沥青进行熔融纺丝，之后在空气中加热到260℃进行不熔化处理，即预氧化，再经炭化等一系列后处理得到沥青基碳纤维。 目前，熔纺沥青多用煤焦油沥青、石油沥青或合成沥青。1970年，日本吴羽化学工业公司生产的通用级沥青基碳纤维上市，至今该公司仍在规模化生产。1975年，美国联合碳化物公司(Union Carbide Corporation)开始生产高性能中间相沥青基碳纤维“Thornel-P”,年产量237t。我国鞍山东亚精细化工有限公司于20世纪90年代初从美国阿石兰石油公司引进年产200t通用级沥青基碳纤维生产线，1995年已投产，同时还引进了年产45t活性碳纤维的生产装置。 3，聚丙烯腈（PAN）基碳纤维 PAN基碳纤维的炭化收率比粘胶纤维高，可达45％以上，而且因为生产流程，溶剂回收，三废处理等方面都比粘胶纤维简单，成本低，原料来源丰富，加上聚丙烯腈基碳纤维的力学性能，尤其是抗拉强度，抗拉模量等为三种碳纤维之首。所以是目前应用领域最广，产量也最大的一种碳纤维。PAN基碳纤维生产的流程图如图1所示。
热固性复合材料与热塑性复合材料 1热固性树脂基复合材料 热固性树脂基复合材料是应用十分广泛的复合型材料，这种材料是经过复合而成，在多高科技产品中都得到了广泛的应用与研究，例如在大型客运机的应用中，其不仅减轻了重量，并且还优化了飞机的性能，减轻了飞机在飞行过程中的阻碍，热固性树脂具有非常优异的开发潜能，其应用领域也会在其改性后得到更大的发展。 典型的热固性树脂复合材料分为以下几种： （1）酚醛树脂复合材料:随着对阻燃材料的强烈需求，美国西化学公司，道化学公司等一系列大型化学公司都先后研制成功了新一代的酚醛树脂复合材料。其具有优异的阻燃、低发烟、低毒雾性能和更加优异的热机械物理性能。在制备这种具有阻燃效果的材料上，研究人员重新设计思路，在加入不饱和键等其他基团条件下，提高了反应速度，减少了挥发组分。使酚醛树脂复合材料在其应用领域得到大力发展。 (2)环氧树脂复合材料:由于环氧树脂本身的弱点，研究人员对其进行了两面的改性研究，一面是改善湿热性能提高其使用温度;另一面则是提高韧性，进而提高复合材料的损伤容限。含有环氧树脂所制备的复
合材料己经大力应用到机翼、机身等大型主承力构件上。 (3)双马来酞亚胺树脂复合材料:在双马来酞亚胺树脂复合材料中，由于双马来酞亚胺树脂具有流动性和可模塑性，良好的耐高温、耐辐射、耐湿热、吸湿率低和热膨胀系数小等优异性能，所以这种树脂则会广泛运用在绝缘材料、航空航天结构材料、耐磨材料等各个领域中。(4)聚酰亚胺复合材料:聚酰亚胺复合材料具有高比强度，比模量以及优异的热氧化稳定性。其在航空发动机上得到了广泛应用，主要可明显减轻发动机重量，提高发动机推重比。所以在航天航空领域得到了大力的发展和运用。 2热塑性树脂基复合材料 热塑性树脂基复合材料:其自身中的基体是热塑性树脂，该类复合材料是由热塑性树脂基体、增强相以及一些助剂组成。在热塑性复合材料中最典型和最常见的热塑性树脂有聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚酰胺、聚酯树脂、聚碳酸树脂、聚甲醛树脂、聚醚酮类、热塑性聚酰亚胺、聚苯硫醚、聚飒等。 而热塑性树脂复合材料具有很多的特点，以下概述了一些热塑性树脂复合材料的特点。
摘要：热塑性复合材料因具有韧性、耐蚀性和抗疲劳性高，成形工艺简单、周期短，材料利用率高，预浸料存放环境与时间无限制等优异性能而得到快速发展，并逐渐进入航空制造领域。尤其是近年来，在欧盟以及空客、福克航宇等航空制造企业的强力推动下，热塑性复合材料在民机上频频崭露头角，在一些部件上成为热固性复合材料的有力竞争对手。热塑性复合材料如果想继续扩大在民机上的应用，必须进入机体主承力构件，然而，热塑性应用于主承力构件还三个挑战，即原材料成本高，铺放工艺缓慢，以及预浸料粘性问题。 关键词：热塑性复合材料碳纤维机体内饰主承力结构 热塑性复合材料是以玻璃纤维、碳纤维、芳烃纤维及其它材料增强各种热塑性树脂所形成的复合材料，因具有韧性、耐蚀性和抗疲劳性高，成形工艺简单、周期短，材料利用率高，预浸料存放环境与时间无限制等优异性能而得到快速发展，并逐渐进入航空制造领域。尤其是近年来，在欧盟以及空客、福克航宇等航空制造企业的强力推动下，热塑性复合材料在民机上频频崭露头角，在一些部件上成为热固性复合材料的有力竞争对手。 1 热塑性复合材料的民机应用潜质 以聚苯硫醚（PPS）,聚醚酰亚胺（PEI）,聚醚醚酮（PEEK）和聚醚酮酮（PEKK）为基体的先进增强热塑性复合材料（TPC），具备高刚度、低加工成本和重新加工能力，拥有良好的阻燃、低烟和无毒（FST）性能，固化周期可以以分钟记，且其成形过程是天生的非热压罐工艺。这些固有属性使其成为轻质、低成本航空结构的理想材料。为西科斯基公司直升机提供大型热塑性复合材料地板的纤维锻造公司提供了如下一组数据：热塑性复合材料比钢轻60%，硬度是其6倍；比铝轻30%；比热固性复合材料强韧2倍；比注射模塑塑料硬5倍；在生产中比板材少60%碎屑。 上述性能特点和数据对比表明，热塑性复合材料是一种天生的航空结构材料，并且在民机应用上拥有巨大的潜质，甚至可能在未来为航空复合材料制造带来一场热塑性革命。 2 热塑性复合材料在民机上的典型应用 目前，热塑性复合材料（TPC）在民机上的应用主要体现在机体结构件和内饰件上，这其中，碳纤维增强PPS的TPC占大多数。 2.1 机体结构件 机体结构件中，TPC主要应用在地板、前缘、控制面和尾翼零件上，这些零件都是外形比较简单的次承力构件。空客A380客机、空客A350客机、湾流G650公务机和阿古斯塔·韦斯特兰AW169直升机都是热塑性机体结构件的应用大户。 空客A380客机上最重要的热塑性复合材料结构件是玻璃纤维/PPS材料的机翼固定前缘。每个机翼有8个固定前缘构件，其中热塑性材料占到了整个用料的三分之二。在固定前缘蒙皮的纤维铺放中，制造商福克航空结构公司选择了先进的超声点焊作为铺放设备的加热系统。
第37卷第3期上海师范大学学报(自然科学版)Vol.37,N o.3 2008年6月J ou rnal of ShanghaiNor m alUn i versity(Natural S ci en ces)2008,J un 碳纤维及其复合材料的发展及应用 上官倩芡,蔡泖华 (上海师范大学机械与电子工程学院,上海201418) 摘要:叙述了碳纤维的结构形态、分类以及在力学、物理、化学方面的性能,介绍了碳纤维增强复合材料的特性,着重阐述了碳纤维增强树脂基复合材料中基体的分类、选择和应用,指出了碳纤维及其复合材料进一步发展的趋势. 关键词:碳纤维;复合材料 中图分类号:O636文献标识码:A文章编号:1000-5137(2008)03-0275-05 碳纤维作为一种高性能纤维,具有高比强度、高比模量、耐高温、抗化学腐蚀、耐辐射、耐疲劳、抗蠕变、导电、传热和热膨胀系数小等一系列优异性能.此外,还具有纤维的柔曲性和可编性[1~3].碳纤维既可用作结构材料承载负荷,又可作为功能材料发挥作用.因此碳纤维及其复合材料近几年发展十分迅速.本文作者就碳纤维的特性、分类及其在复合材料领域的应用等内容进行介绍. 1碳纤维特性、结构及分类 碳纤维是纤维状的碳材料,由有机纤维原丝在1000e以上的高温下碳化形成,且含碳量在90%以上的高性能纤维材料.碳纤维主要具备以下特性:1密度小、质量轻,碳纤维的密度为1.5~2g/c m3,相当于钢密度的1/4、铝合金密度的1/2;o强度、弹性模量高,其强度比钢大4~5倍,弹性回复为100%;?热膨胀系数小,导热率随温度升高而下降,耐骤冷、急热,即使从几千摄氏度的高温突然降到常温也不会炸裂;?摩擦系数小,并具有润滑性;?导电性好,25e时高模量碳纤维的比电阻为775L8/c m,高强度碳纤维则为1500L8/c m;?耐高温和低温性好,在3000e非氧化气氛下不熔化、不软化,在液氮温度下依旧很柔软,也不脆化;?耐酸性好,对酸呈惰性,能耐浓盐酸、磷酸、硫酸等侵蚀[4~7].除此之外,碳纤维还具有耐油、抗辐射、抗放射、吸收有毒气体和使中子减速等特性. 碳纤维的结构取决于原丝结构和碳化工艺,但无论用哪种材料,碳纤维中碳原子平面总是沿纤维轴平行取向.用X-射线、电子衍射和电子显微镜研究发现,真实的碳纤维结构并不是理想的石墨点阵结构,而是属于乱层石墨结构[8],如图1所示.构成此结构的基元是六角形碳原子的层晶格,由层晶格组成层平面.在层平面内的碳原子以强的共价键相连,其键长为0.1421n m;在层平面之间则由弱的范德华力相连,层间距在0.3360~0.3440n m之间;层与层之间碳原子没有规则的固定位置,因而层片边缘参差不齐.处于石墨层片边缘的碳原子和层面内部结构完整的基础碳原子不同.层面内部的基础碳原子所受的引力是对称的,键能高,反应活性低;处于表面边缘处的碳原子受力不对称,具有不成对电子,活性 收稿日期:2008-01-04 基金项目:上海市教委科研基金项目(06D Z034). 作者简介:上官倩芡(1974-),女,上海师范大学机械与电子工程学院副教授.
碳纤维复合材料柔性连续抽油杆生产工艺 ?拉挤成型于1951年首次在美国注册专利，60年代发展很慢，70－80年代进入快速发展阶段。我国起步则较晚，直到90年代随着拉挤专用树脂技术的引进生产才进入快速发展时期。目前，引进及国产拉挤生产线已超过200条。我国发展拉挤与欧美形式相似：先开发形状简单的棒材，然后随着化工防腐、电力、采矿等行业的发展与需求，开发了型材制品，目前这些技术已经比较成熟。 拉挤工艺是一种连续生产复合材料型材的方法，它是将纱架上的无捻玻璃纤维粗纱和其他连续增强材料、聚脂表面毡等进行树脂浸渍，然后通过保持一定截面形状的成型模具，并使其在模内固化成型后连续出模，由此形成拉挤制品的一种自动化生产工艺。 利用拉挤工艺生产的产品其拉伸强度高于普通钢材。表面的富树脂层又使其具有良好的防腐性，故在具有腐蚀性的环境的工程中是取代钢材的最佳产品，广泛应用于交通运输、电工、电气、电气绝缘、化工、矿山、海洋、船艇、腐蚀性环境及生活、民用各个领域。 拉挤成型工艺形式很多，分类方法也很多。如间歇式和连续式，立式和卧式，湿法和干法，履带式牵引和夹持式牵引，模内固化和模内凝胶模外固化，加热方式有电加热、红外加热、高频加热、微波加热或组合式加热等。 拉挤成型典型工艺流程为： 玻璃纤维粗纱排布——浸胶——预成型——挤压模塑及固化——牵引——切割——制品
注射拉挤成型工艺流程图 拉挤成型设备组成 1、增强材料传送系统：如纱架、毡铺展装置、纱孔等。 2、树脂浸渍：直槽浸渍法最常用，在整个浸渍过程中，纤维和毡排列应十 分整齐。 3、预成型：浸渍过的增强材料穿过预成型装置，以连续方式谨慎地传递， 以便确保它们的相对位置，逐渐接近制品的最终形状，并挤出多余的树脂，然后再进入模具，进行成型固化。 4、模具：模具是在系统确定的条件下进行设计的。根据树脂固化放热曲线 及物料与模具的摩擦性能，将模具分成三个不同的加热区，其温度由树脂系统的性能确定。模具是拉挤成型工艺中最关键的部分，典型模具的长度
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2016-2020年中国碳纤维复合材料行业发展前景 预测分析 (最新版报告请登陆我司官方网站联系) 公司网址: https://www.doczj.com/doc/2716861686.html, 1
目录 2016-2020年中国碳纤维复合材料行业发展前景预测分析 (3) 第一节2016-2020年中国碳纤维复合材料行业发展预测分析 (3) 一、未来碳纤维复合材料发展分析 (3) 二、未来碳纤维复合材料行业技术开发方向 (3) 2、自动化生产 (3) 3、大规模生产 (3) 4、碳纤维复合材料废旧部件的再生回用技术 (4) 三、总体行业“十三五”整体规划及预测 (4) 第二节2016-2020年中国碳纤维复合材料行业市场前景分析 (4) 一、产品差异化是企业发展的方向 (4) 二、渠道重心下沉 (5) 2
2016-2020年中国碳纤维复合材料行业发展前景预测分析 第一节2016-2020年中国碳纤维复合材料行业发展预测分析 一、未来碳纤维复合材料发展分析 碳纤维复合材料作为新兴的非金属材料具有广阔的应用前景。首先其广泛的应用于航空、航天等军事领域，并随着在军事领域应用的不断深入，相关的制造及使用技术日臻成熟，从而带动了碳纤维复合材料在民用领域应用的极大发展，主要应用在机械电子、建筑材料、文体、化工、医疗等方面，并正在快速的取代传统金属材料成为结构用材的首选。 二、未来碳纤维复合材料行业技术开发方向 1、3D打印成型技术 3D打印技术技术是有望成为高效低成本制备各种碳纤维复合材料结构部件的创新工艺，为此近年来企业界、大学、科研院所、政府机构等，都在安排研发和改进3D打印技术，并取得了产业化成果。以往制备塑料和金属的3D打印机部件，能耗较高，尺寸有限，而应用于碳纤维复合材料时，不仅部件强度与刚性可提高，还可提高导热性和降低热膨胀系数，因此无需使用炉子，可消除所有尺寸限制。 2、自动化生产 汽车生产厂家现都采用机器人组装相对小和固定形状的部件，但这些机器人并不能加工大型碳纤维复合材料部件，因为这些部件缺乏形状固定性，因而多采用手铺制造和热压罐固化。如何加工大型碳纤维复合材料是未来重要的技术开发方向之一。 3、大规模生产 5年前日本公司在市场上导入了“Sereebo”长碳纤维增强热塑性树脂（CFRTP），并与GM汽车公司等合作开发其潜在市场。其中碳纤维的分布和取向是可控的，基材的各向同性可保持到最终部件，成型时间只有60s，它比铝合金轻20%～30%，并具有更好的耐疲劳性和抗冲击性而价格略高些，适用于汽车结 3
化工材料及应用 碳纤维复合材料的制备及其发展 1
目录 1摘要： (3) 2引言 (3) 2.1产品简介 (3) 2.2生产方法 (3) 2.2.1手糊成型工艺 (3) 2.2.2 喷射成型工艺 (3) 2.2.3注射成型 (4) 2.2.4 纤维缠绕成型 (4) 2.2.5拉挤成型 (4) 3结论 (4) 4参考文献 (4) 2
碳纤维复合材料的制备及其发展 1摘要：碳纤维是一种含碳量在95%以上的高强度、高模量、力学性能优异的新材料，它的重量不到钢的1/4，但强度却可以远高于钢铁，并且具有耐腐蚀、高模量的特性、无蠕变、非氧化环境下耐超高温、耐疲劳性好等优异性能。将碳纤维作为增强材料和树脂基体复合而成的树脂基复合材料是目前最具应用前景的一种复合材料，在各行各业有着广泛的应用。 关键词：碳纤维；制备；复合材料 2引言 碳纤维(简称CF）是一种含碳量在95%以上的新型纤维材料，不仅具有碳材料的固有本征特性，又兼具纺织纤维的柔软可加工性，是新一代增强纤维。碳纤维与树脂、金属、陶瓷等基体复合，制成的结构材料简称碳纤维复合材料。它以碳或石墨化的树脂作为基体，以碳纤维或碳纤维织物为增强体。作为高性能纤维的一种，该材料已在军事及民用工业的各个领域取得广泛应用，被认为是高科技领域中新型工业材料的典型代表，为世人所瞩目[1]。 2.1产品简介 复合材料是由两种或两种以上不同性质的材料，通过物理或化学的方法组成的具有新性能的材料，复合材料中的各种材料在性能上取长补短，使复合材料的综合性能比单一材料更为优异。碳纤维作为增强材料和树脂基体复合而成的树脂基复合材料是目前最具应用前景的一种结构复合材料，近年来获得了较快发展，在航空航天、机械、电子、化工等领域得到了广泛的应用[2]。 2.2生产方法 碳纤维增强复合材料有多种制备方法，近年来，人们一直在改进不同种类的碳纤维复合材料的性能和加工方法，力求为这种性能优良的材料寻找到最佳的加工方法。目前主要成型方法有以下几种。 2.2.1手糊成型工艺 手糊成型工艺是复合材料最早的一种成型方法、也是一种最简单的方法。它的最大特点是以手工操作为主，不受产品尺寸和形状限制，适宜尺寸大、批量小、形状复杂产品的生产；设备简单、投资费用少；可以满足多种产品的设计要求。这种方法不足之处在于生产效率低下；劳动强度大；环境不友好；产品稳定性不高。 2.2.2 喷射成型工艺[3] 3
碳纤维增强复合材料概述 摘要：本文对碳纤维增强复合材料进行了介绍，详细介绍了其优点和应用。并对碳纤维复合材料存在的问题提出建议。 关键字：碳纤维，复合材料，应用 Abstract: In this paper, the carbon fiber reinforced composite materials are introduced, its advantages and application was introduced in detail. And puts forward Suggestions on the problems existing in the carbon fiber composite materials. Key words: carbon fiber, composite materials, applications 1.碳纤维增强复合材料介绍 复合材料是将两种或两种以上不同品质的材料通过专门的成型工艺和制造方法复合而成的一种高性能新材料，按使用要求可分为结构复合材料和功能复合材料，到目前为止，主要的发展方向是结构复合材料，但现在也正在发展集结构和功能一体化的复合材料。通常将组成复合材料的材料或原材料称之为组分材料（constituent materials），它们可以是金属陶瓷或高聚物材料。对结构复合材料而言，组分材料包括基体和增强体，基体是复合材料中的连续相，其作用是将增强体固结在一起并在增强体之间传递载荷；增强体是复合材料中承载的主体，包括纤维、颗粒、晶须或片状物等的增强体，其中纤维可分为连续纤维、长纤维和短切纤维，按纤维材料又可分为金属纤维、陶瓷纤维和聚合物纤维，而目前用得最多的和最重要的是碳纤维[1]。 碳纤维是一种直径极细的连续细丝材料，直径范围在6～8 μm 内，是近几十年发展起来的一种新型材料。目前用在复合材料中的碳纤维主要有两大类：聚丙烯腈基碳纤维和沥青基碳纤维，分别用聚丙烯腈原丝（称之为前驱体）、沥青原丝通过专门而又复杂的碳化工艺制备而得。通过碳化工艺，使纤维中的氢、
碳纤维制备工艺简介 碳纤维(Carbon Fibre)是纤维状的碳材料，及其化学组成中碳元素占总质量的90%以上。碳纤维及其复合材料具有高比强度，高比模量，耐高温，耐腐蚀，耐疲劳，抗蠕变，导电，传热，和热膨胀系数小等一系列优异性能，它们既可以作为结构材料承载负荷，又可以作为功能材料发挥作用。因此，碳纤维及其复合材料近年来发展十分迅速。 一、碳纤维生产工艺 可以用来制取碳纤维的原料有许多种，按它的来源主要分为两大类，一类是人造纤维，如粘胶丝，人造棉，木质素纤维等，另一类是合成纤维，它们是从石油等自然资源中提纯出来的原料，再经过处理后纺成丝的，如腈纶纤维，沥青纤维，聚丙烯腈(PAN)纤维等。 经过多年的发展，目前只有粘胶(纤维素)基纤维、沥青纤维和聚丙烯腈(PAN)纤维三种原料制备碳纤维工艺实现了工业化。 1，粘胶(纤维素)基碳纤维 用粘胶基碳纤维增强的耐烧蚀材料，可以制造火箭、导弹和航天飞机的鼻锥及头部的大面积烧蚀屏蔽材料、固体发动机喷管等，是解决宇航和导弹技术的关键材料。粘胶基碳纤维还可做飞机刹车片、汽车刹车片、放射性同位素能源盒，也可增强树脂做耐腐蚀泵体、叶片、管道、容器、催化剂骨架材料、导电线材及面发热体、密封材料以及医用吸附材料等。 虽然它是最早用于制取碳纤维的原丝，但由于粘胶纤维的理论总碳量仅44.5%，实际制造过程热解反应中，往往会因裂解不当，生成左旋葡萄糖等裂解产物而实际碳收率仅为30% 以下。所以粘胶(纤维素)基碳纤维的制备成本比较高，目前其产量已不足世界纤维总量的1％。但它作为航空飞行器中耐烧蚀材料有其独特的优点，由于含碱金属、碱土金属离子少，飞行过程中燃烧时产生的钠光弱，雷达不易发现，所以在军事工业方面还保留少量的生产。 2，沥青基碳纤维 1965年，日本群马大学的大谷杉郎研制成功了沥青基碳纤维。从此，沥青成为生产碳纤维的新原料，是目前碳纤维领域中仅次于PAN基的第二大原料路线。大谷杉郎开始用聚氯乙稀(PVC)在惰性气体保护下加热到400℃，然后将所制PVC沥青进行熔融纺丝，之后在空气中加热到260℃进行不熔化处理，即预氧化，再经炭化等一系列后处理得到沥青基碳纤维。 目前，熔纺沥青多用煤焦油沥青、石油沥青或合成沥青。1970年，日本吴羽化学工业公司生产的通用级沥青基碳纤维上市，至今该公司仍在规模化生产。1975年，美国联合碳化物公司(Union Carbide Corporation)开始生产高性能中间相沥青基碳纤维“Thornel-P”,年产量237t。我国鞍山东亚精细化工有限公司于20世纪90年代初从美国阿石兰石油公司引进年产200t通用级沥青基碳纤维生产线，1995年已投产，同时还引进了年产45t活性碳纤维的生产装置。 3，聚丙烯腈（PAN）基碳纤维 PAN基碳纤维的炭化收率比粘胶纤维高，可达45％以上，而且因为生产流程，溶剂回收，三废处理等方面都比粘胶纤维简单，成本低，原料来源丰富，加上聚丙烯腈基碳纤维的力学性能，尤其是抗拉强度，抗拉模量等为三种碳纤维之首。所以是目前应用领域最广，产量也最大的一种碳纤维。PAN基碳纤维生产的流程图如图1所示。
塑一料一工一业 ２０１９年一 一 我国年产４０００万ｔ废塑料目前仅有３４家规范企业 １月３日?按照?废塑料综合利用行 业规范条件?二 ?轮胎翻新行业准入条 件?二?废轮胎综合利用行业准入条件?及相关公告管理办法的要求?工信部公示了第二批符合废塑料二废矿物油二建 筑垃圾二废旧轮胎综合利用行业规范条件的企业名单? ?废塑料综合利用行业规范条件?规 定了三大类企业准入门槛?这些门槛的设置能有效地清除一些不合规范的企业?每年有３月３１日和９月３０日两次申请机会? ?规范条件?具有白名单性质?而不是强制?通过评审的企业可以称得上是行业模范?规范化企业在税收二科研二产业发展方面容易得到政策倾斜?例如?现在大气治理越来越严格?雾霾严重的情况下会采取错峰生产二乃至停产等措施?但对规范化企业有可能不受此类措施的约束? 企业准入门槛高 １.ＰＥＴ再生瓶片类新建企业:年废塑料处理能力不低于３００００ｔ?已建企业则不低于２００００ｔ? ２.废塑料破碎二清洗二分选类新建企业:年废塑料处理能力不低于３００００ｔ?已建企业不低于２００００ｔ? ３.塑料再生造粒类新建企业:年废 塑料处理能力不低于５０００ｔ?已建企业不低于３０００ｔ? 资源综合利用及能耗１.塑料再生加工相关生产环节的综合电耗低于５００ｋＷ ｈ/ｔ废塑料? ２.ＰＥＴ再生瓶片类企业与废塑料破 碎二清洗二分选类企业的综合新水消耗低于１ ５ｔ/ｔ废塑料?塑料再生造粒类企业的综合新水消耗低于０ ２ｔ/ｔ废塑料? 工艺与装备 １.ＰＥＴ再生瓶片类企业?应实现自 动进料二自动包装与加工过程的自动控制? ２.废塑料破碎二清洗二分选类企业?应采用自动化处理设备和设施? ３.塑料再生造粒类企业?应具有与 加工利用能力相适应的预处理设备和造粒设备? 目前的规范化企业并不多?按照这个标准?提高废塑料行业的整体水平?树立标杆?获得后续政策支持?但实际上?该政策只利于龙头企业投资这一领域?小作坊模式将会在环保整治浪潮中被淘汰? 我国每年产生的塑料废弃物接近 ４０００万ｔ?再生利用量超过２０００万ｔ?从 事废塑料回收和加工利用企业数以万计?遍布全国各地?然而仅有３４家废塑料综合利用规范企业?难道其余的企业都是不规范的?难道其余的废塑料企业就是传说中的小二散二乱二污的废塑料作坊吗? 答案:当然不是!这个行业一定有几百家甚至更多的规范企业! 这些企业不同于四处污染的废塑料小作坊?不是环保督查的重点对象?多数企业进行环保技术二设备升级改造?部分企业根据原料情况阶段性生产?产量约为２０％~５０％产能?探索自建国内回收体系?加大原料来源?探索新型集成型园区建设?全球投资力度加大?寻找新的海外加工基地?如东南亚二东欧二东非二部分发达国家和地区等? 中航高科南通民用复合材料生产线建成投产一将降低高性能碳纤维 复合材料成本 １月１１日?中航高科与航空工业复 材共同建设的南通民用复合材料生产线建成投产?继南通大尺寸蜂窝生产线之后?该生产线的建成投产促进了航空工业复材民用复合材料产业发展二推动公司在成为国内领先的民用复合材料供应商的道路上又迈出了坚实一步? 中航高科民用复合材料生产线建成投产?将显著降低高性能碳纤维复合材料成本?大幅提升复合材料构件的制造效率?为实现高效成型碳纤维复合材料大规模应用创造了条件?为把中航高科打造成具有国际竞争力的航空新材料和高端智能装备制造企业做出了新贡献? 深材科技推出纳米改性聚氨酯 环氧树脂系新产品 深材科技公司推出甲基四氢苯酐二 甲基六氢苯酐专用(高玻璃化转变温度Ｔｇ二高机械性能二高导热系数)纳米改性聚氨酯环氧树脂系? 甲基四氢苯酐二甲基六氢苯酐是常用的酸酐固化剂?主要与双酚Ａ型环氧树脂配合使用?二者生成的固化物具有高Ｔｇ二高机械性能二高导热系数等优点?但最大的缺点是太脆?限制了其在很多领域的应用?导致一些企业只能以牺牲产品品质为代价?来应对市场的需求?为进一步改善部分性能?一些企业会在环氧树脂里添加不同增韧剂?虽然韧性得到了提高?但Ｔｇ值却有不同程度下降二机械性能相应减弱二导热系数也不太理想? 深材团队从２０１６年开始深入研究甲基四氢苯酐二甲基六氢苯酐与环氧树脂完全固化后太脆这一最大缺点?经过两年多时间数千次研发测试?于２０１８年１０月成功推出行业领先产品:纳米改性聚氨酯环氧树脂系(ＳＣ￣１２８８Ｎ二ＳＣ￣１２８８Ｐ二ＳＣ￣１２８８ＣＦ)?该产品与甲基四氢苯酐二甲基六氢苯酐配合使用生成的固化物具备高Ｔｇ二高机械性能二高导热系数的特点?问世以来已有多家企业批量购买? 测试综合力学性能均有不同程度提高? 茂名石化:全密度装置提前完成 全年产量任务 截至２０１８年１２月２５日?茂名石化化工分部全密度装置累计生产聚乙烯产品１４ ５万ｔ?提前６天完成全年目标产量?为做好装置的安全稳定生产?车间强化生产管理?加强专业检查与考核力度?各专业组每天下现场?查ＤＣＳ操作记录?发现问题及时处理?强化 三大纪律 管理和操作培训?提高员工责任意识及操作技能?杜绝 一伸手 操作带来的生产波动?强化设备巡检维护?做好 计划性 维修?确保设备运行达到最佳状态? 面对日益激烈的市场竞争环境?全密度车间在做好通用料生产的同时?坚持以客户需求为导向?贴近市场?积极开发生产适销对路的新产品?先后开发了柔性ＣＰＥ薄膜料ＰＥ￣ＬＦ２３４ＰＢ二人造草线型聚乙烯树脂ＰＥ￣ＬＴ２７２等５个牌号的新产品?其中人造草线型聚乙烯树脂更是填补了国内空白? ８４１
碳纤维复合材料 碳纤维增强复合材料(Carbon Fibre-reinforced Polymer, 简称CFRP)是以碳纤维或碳纤维织物为增强体，以树脂、陶瓷、金属、水泥、碳质或橡胶等为基体所形成的复合材料，简称碳纤维复合材料。 碳复合材料的特性主要表现在力学性能、热物理性能和热烧蚀性能三个方面。 (1)密度低(1.7g/cm3左右)在承受高温的结构中，它是最轻的材料;高温的强度好，在2200oC时可保留室温强度;有较高的断裂韧性，抗疲劳性和抗蠕变性;而且拉伸强度和弹性模量高于一般的碳素材料，纤维取向明显影响材料的强度，在受力时其应力-应变曲线呈现"假塑性效应"即在施加载荷初期呈线性关系，后来变成双线性关系，卸载后再加载，曲线仍为线性并可达到原来的载荷水平。 (2)热膨胀系数小，比热容高，能储存大量的热能，导热率低，抗热冲击和热摩擦的性能优异。 (3)耐热烧蚀的性能好，热烧蚀性能是在热流作用下，由于热化学和机械过程中引起的固体材料表面损失的现象,通过表层材料的烧蚀带走大量的热量,可阻止热流入材料内部, C-C材料是一种升华-辐射型材料。 复合原理它以碳纤维或碳纤维织物为增强体，以碳或石墨化的树脂作为基体。 复合以后的这种材料在高温下的强度好，高温形态稳定，升华温度高，烧蚀凹陷性，平行于增强方向具有高强度和高刚性，能抗裂纹传播，可减震，抗辐射。 碳纤维增强尼龙的特色 碳纤维具有质轻、拉伸强度高、耐磨损、耐腐蚀、抗蠕变、导电、传热等特色，与玻璃纤维比较，模量高3?5倍，因而是一种取得高刚性和高强度尼龙资料的优秀增强资料。碳纤维复合资料可分为长（接连）纤维增强和短纤维增强两大类。纤维长度可从300~400m 到几个毫米不等。曩昔10年中，大家在改善不一样品种的碳纤维复合资料加工办法和功能方面投入了许多的研讨。从预浸树脂到模塑法加工，从短纤维掺混塑料注射加工到层压成型，在碳纤维复合资料及制品制造方面积累了许多成功的经历。当前普遍认为，长（接连）纤维有高强、高韧方面的优越性，短切纤维有加工性好的特色。因而，长碳纤维复合资料在加工上完善成型技术、短碳纤维复合资料进一步进步力学功能是碳纤维复合资料开展的方向。 依据碳纤维长度、外表处理方式及用量的不一样，还能够制备归纳功能优秀、导电功能各异的导电资料，如抗静电资料、电磁屏蔽资料、面状发热体资料、电极资料等。碳纤维增
热塑性碳纤维复合材料成型工艺研究 碳纤维质量比金属轻，但是强度却高于钢铁，并且耐腐蚀，在非氧化环境下耐超高温，膨胀系数小且 具有各向异性，但是传统使用碳纤维除了用作隔热保温材料之外，一般是不会单独使用的，多是会作为增 强材料加入到金属、瓷器、树脂等材料中作为复合材料使用。碳纤维复合材料具有碳材料的固有本性特征，同时又兼具纺织纤维的柔软可加工性，是一种力学性能优异的新一代增强纤维，可用作人工韧带、飞机结 构材料、火箭外壳、工业等等领域，市场需求巨大。 热塑性碳纤维复合材料是铝镁合金、钢铁等金属的理想替代材料，但是在基于国外技术封锁等原因，热塑性碳纤维复合材料在国内的发展时间并不是很长，国内的热塑性碳纤维复合材料发展缓慢。苏州挪恩 复合材料有限公司专注碳纤维相关技术的研究，在热塑性碳纤维增强PEEK复合材料、热塑性碳纤维增强PPS复合材料、热塑性碳纤维增强PEI复合材料、热塑性碳纤维增强PC复合材料方面苦心孤诣，与日本美国等知名企业的合作，也让挪恩拥有了成熟的产品生产经验。 现在国内的热塑性碳纤维复合材料成型工艺主要是由热固性树脂基复合材料和金属成型技术移植而来。按照设备的不同可以分为纤维缠绕成型、真空袋成型、模压成型、热压罐成型、双膜成型等等方法，其中 纤维成型缠绕型、真空袋成型、模压成型、双膜成型是目前用的较多的热塑性碳纤维复合材料成型方法。 1、纤维缠绕成型 纤维缠绕成型工艺是指浸过树脂的连续纤维按照一定的规律缠绕在芯模上，继而经过固化、脱模而得 的碳纤维复合材料制品。根据纤维缠绕成型时树脂基体的物理化学状态不同，也可分为干法缠绕、半干法 缠绕和湿法缠绕三种。干法缠绕工艺最大的特点是生产效率比较高，制作环境卫生环境好，但是相应的干 法缠绕设备较贵，投资较大；半干法缠绕是利用纤维浸胶后至缠绕芯模的途中，多加了一套烘干设备，省 却了预浸胶的工序；湿法缠绕则是将纤维浸胶后直接缠绕在芯模上，在成本方面比干法缠绕可以降低约35%，纤维排列平行度也会更好，但是操作环境差、树脂浪费也是湿法缠绕的明显缺点。 2、真空袋成型 真空袋成型是将预浸料铺放在模具中，利用真空袋和密封胶将真空袋抽至真空状态，将模具加热，预 浸料即可在高温和大气压的作用下成型。 3、模压成型 将预浸料裁剪至合适的大小铺设在模具中升温加热，等温度升至可成型温度后，再在压机台面上加压，待温度降温后就可脱模取出。此时需要注意压机表面必须拥有较高的平行度和平整度，否则很容易导致产 品发生翘曲。 4、双膜成型 双膜成型是将裁剪后的预浸料放置于两层可变形的金属膜或树脂膜之间，在膜的四周做好密封，成型 的过程中需要将温度调至成型温度并施加一定的成型压力，最后冷却定型，需要注意的是，在双膜成型的 过程中需要处于密封环境中进行。