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碳纤维的发展及其应用现状目前，碳纤维工业化产品主要包括PAN基和沥青基，世界上消费高性能碳纤维主要是美国，而生产高性能碳纤维主要是日本，碳纤维已广泛应用于各行各业中。
碳纤维大多应用于复合材料的生产，且广泛应用于各行各业。
论文主要分析了国内外碳纤维发展现状，着重介绍了碳纤维在宇航、体育用品领域、工业领域、交通运输领域及土木建筑领域的应用。
标签：碳纤维;复合材料;领域;应用一、碳纤维的发展现状研究1.国外发展现状1959年日本进藤博士采用PAN奥纶为原材料研究开发基碳纤维，日本大谷教授利用煤焦、石油炼制过程中的副产品（沥青）研究成功开发了沥青基碳纤维。
1965年，粘胶纤维基碳纤维是由美国的UCC公司开发成功的，主要材料是粘胶纤维。
于20世纪70年代初就开始生产碳纤维，主要应用于火箭喷嘴，其能有效防止热气流传。
1971年至1983年，日本东邦人造丝公司、东丽公司等对碳纤维研究比较早，在此期间已经能进行大批量的生产，主要用于体育器具，欧美则用于航空和航天工业。
1980年前，波音公司首次将碳纤维使用在757飞机上，1985年-1990年，欧美主要对复合材料产品性能和深加工技术进行了研究。
国外利用电磁辐射等离子技术由碳纤维原丝来生产碳纤维;并把纳米技术应用于碳纤维上，研制出纳米碳纤维，超高模量的沥青碳纤维长丝发展迅速。
2.国内发展状况20世纪70年代中期，我国开始研究碳纤维，经过多年的发展，碳纤维在研发领域上取得了很大的成就，但总的来说，国内碳纤维的研制与生产水平还较低。
吉林省长春应用化学研究所于1960年代初，开始对PAN基碳纤维进行研究，并先后完成了连续化中试装置。
上海合成纤维研究所等单位也开始研究，于1980年通过了中试。
总之，我国在碳纤维领域的研究方面起步晚、发展也缓慢。
二、碳纤维的应用状况研究1.宇航领域碳纤维重量很轻，但其尺寸稳定性，刚性和导热性能均很好，最初的高模量碳纤维广泛在人造卫星技术当中使用。
碳纤维预浸料具体应用案例
（原创版）
目录
1.碳纤维预浸料的定义和特点
2.碳纤维预浸料的应用领域
3.碳纤维预浸料的具体应用案例
4.碳纤维预浸料的未来发展前景
正文
【碳纤维预浸料的定义和特点】
碳纤维预浸料是一种以碳纤维为基材，通过浸渍工艺，将树脂基复合材料均匀地涂覆在碳纤维上，形成的一种高性能复合材料。
碳纤维预浸料具有轻质、高强度、高刚性、耐腐蚀和抗疲劳等优点，因此在航空航天、汽车、新能源等领域有着广泛的应用。
【碳纤维预浸料的应用领域】
碳纤维预浸料的应用领域十分广泛，包括但不限于以下几个领域：
1.航空航天：碳纤维预浸料在飞机、火箭、卫星等制造中有着广泛的应用，可以大大减轻航空器的重量，提高其性能。
2.汽车制造：碳纤维预浸料可以用于制造汽车车身、引擎盖、行李架等部件，可以减轻汽车重量，提高燃油效率。
3.新能源：碳纤维预浸料在风力发电、太阳能发电等领域也有广泛的应用，可以提高发电效率，降低成本。
【碳纤维预浸料的具体应用案例】
以下是碳纤维预浸料的一些具体应用案例：
1.波音 787 梦想飞机：波音 787 梦想飞机采用了大量的碳纤维预浸
料复合材料，包括机翼、机身等部件，使得飞机整体重量减轻，燃油效率大大提高。
2.特斯拉 Model S：特斯拉 Model S 的电池壳体采用了碳纤维预浸料制造，既轻便又坚固，能够有效保护电池。
3.我国高铁：我国高铁的部分车厢结构也采用了碳纤维预浸料制造，可以减轻车厢重量，提高运行效率。
![日本东邦碳纤维参数_[1].doc（63.12K）](https://img.taocdn.com/s1/m/6a3882fcf9c75fbfc77da26925c52cc58bd69066.png)
⽇本东邦碳纤维参数_[1].doc（63.12K）碳纤维的特性注）以上数据为东邦根据JIS R7601标准测定所得，仅供参考，不是保证值。
碳纤维的特征、应⽤实例碳纤维是⼀种纤维状碳材料。
它是⼀种强度⽐钢⼤、密度⽐铝⼩、⽐不锈钢耐腐蚀性强、⽐耐热钢耐⾼温、⼜能像铜那样导电，具有许多宝贵的电学、热学和⼒学性能的新型材料。
碳纤维主要被制成碳纤维增强塑料这种复合材料来应⽤。
ccE建筑医⽣⽹,建筑修缮,⼯程鉴定咨询,加固,补强,建筑⼯程问题诊断⽹每⼀根碳纤维由数千条更微⼩的碳纤维所组成，直径⼤约5滋m～8滋m。
在原⼦层⾯的碳纤维跟⽯墨很相近，由⼀层层以六⾓型排列的碳原⼦构成。
碳纤维与⽯墨两者的差别在于层与层之间的连接。
⽯墨是晶体结构，它的层间连接松散，⽽碳纤维不是晶体结构，层间连接是不规则的，这样可防⽌滑移，增强物质强度。
⼀般碳纤维的密度为1750kg/m3，导热能⼒⾼但传电能⼒低，碳纤维的⽐热容量亦⽐铜低。
当加热的时候，碳纤维会变厚、变短。
虽然碳纤维的天然颜⾊是⿊⾊，但科学家可以把它染成不同的颜⾊。
经⾼温处理后，其含碳量超过90％以上的纤维材料，称之为碳纤维。
碳纤维的分类有许多⽅法，可依原料、性能、形态来进⾏分类。
若依原料可分为聚丙烯腈（Polyacrylonitrile）系碳纤维；沥青（Pitch）系碳纤维。
其中聚丙烯腈（Polyacrylonitrile）系碳纤维具有⾼强度、⾼弹性率的性质，在航空器材、体育、休闲娱乐等领域⼤范围使⽤。
沥青（Pitch）系碳纤维具有的⾼弹性模量、⾼导热性等特性是聚丙烯腈系碳纤维所达不到的，通常以长纤维形态被利⽤。
由于沥青系碳纤维为⾼模量级纤维，⽐弹性模量显著优良，故适合于⽀配刚性结构物轻量化并赋予其结构刚性。
另外，沥青系碳纤维具有⾼导热性、低电阻、低热线性膨胀率及化学稳定性好等特性。
依机械性能可分为超⾼弹性率碳纤维(UHM类型)，弹性率600GPa以上，强度2500MPa 以上；⾼弹性率碳纤维(HM类型)，弹性率350GPa～600GPa，强度2500MPa以上；中弹性率碳纤维(IM类型)，弹性率280GPa～350GPa，强度3500MPa以上；标准弹性率类型碳纤维(HT类型)，弹性率200GPa～280GPa，强度2500MPa以上；低弹性率碳纤维(LM类型)，弹性率200GPa以下，强度3500MPa以下。
东丽T800S碳纤维预浸料被选作空客A380供应原材料材料在碳纤维生产过程中的表现。
另外，A C P已经向美国橡树岭国家实验室（ORNL）发出样品用于性能评估。
Boyer表示公司可生产中间相沥青质量分数在50%～90%以上的原丝产品，而世界上大多是沥青基碳纤维生产线倾向于使用质量分数在80%～90%的原丝。
Boyer称公司还在同时利用沥青产品研发碳/石墨泡沫材料、特种石墨产品等。
美国Dragonplate公司研发出轻型桦木芯预浸料碳纤维板美国复合材料工程与制造Allred & Associates 公司旗下的Dragonplate公司宣布，已经开发出了新的高模量碳纤维薄板。
该材料采用了一种桦树芯，适用于工业自动化、UAVs、医疗成像以及飞机内饰等领域。
此碳纤维板可承受121 ℃的温度，并可以进行深度加工，其刚性是标准碳纤维的3 倍，与金属和玻璃纤维相比，也可以大大减轻质量。
采用此种材料制成的碳纤维板的比刚度是铝或钢的8～10 倍。
将此技术应用于工业自动化的机器手，例如注塑成型或包装设备，可以缩短时间周期和消除振动，并且可实现机器人小型化，所有这些都有助于成本节省。
在无人机及其他空中和地面设备上的应用，可减少不必要的质量，这意味着性能的改进，尤其是在耐久性和承载能力等方面。
ORNL与RMX科技推出等离子氧化技术碳纤维制备成本下降20%由美国橡树岭国家实验室（ORNL）和 RMX 科技公司共同研发的等离子氧化技术是对碳纤维低成本制备的一次新的尝试。
在生产碳纤维的步骤中，氧化过程耗时最长。
“传统工艺中，分配给氧化的时间大约在80～120 min。
”ORNL的合作创立者Felix Paulauskas表示说，“我们发明的这种新工艺，却能将这一时间缩短到25～35 min。
”时间的缩短并不是等离子技术的唯一好处。
与传统工艺相比，等离子氧化技术的单位能耗下降了75% ，使得制备成本下降了20% ，但碳纤维的品质却得以保持甚至更优于前者。
【碳企研究】一文详细了解日本东丽公司不同领域用高性能碳纤维预浸料的牌号、特征及应用摘要东丽株式会社成立于1926 年，其前身是东洋人造丝公司，1970 年1 月，东丽从公司名称中去掉“人造丝”一词，更名为“东丽株式会社”，是世界著名的以有机合成、高分子化学、生物化学为核心技术的高科技跨国企业，目前东丽在23个国家和地区拥有 226 家公司。
本公众号关于日本东丽公司已撰写100余篇原创类文章，更多有关东丽公司的精彩文章请点击日本东丽专辑（延伸阅读）。
本文主要介绍了日本东丽公司碳纤维预浸料产品牌号名称、典型特征及主要应用。
日本东丽公司的碳纤维预浸料产品广泛应用于航空航天和国防、工业、体育和娱乐以及汽车市场等，这些预浸料使用了特殊配方的环氧树脂和BMI树脂系统，并结合了TORAYCA®碳纤维和其他编织碳纤维或玻璃纤维。
东丽公司大多数树脂体系是基于环氧基热固性树脂，这包括公司G系列树脂2510、2511、2700、3900和3960。
这些环氧基复合材料具有良好的强度、耐久性和耐环境性。
公司有多种环氧配方，湿热操作温度高达300°F。
东丽最新开发的配方为4000系列BMI树脂，设计用于提供与3900环氧树脂系统类似的耐高温处理和固化。
1航空航天领域用碳纤维预浸料25XX和39XX树脂系统是航空航天级高性能环氧树脂，设计用于飞机和其他高度监管行业。
关于每种体系的优点以及常用产品格式的详细信息，如下所示：2510：是一种250°F固化的环氧树脂，带有公共AGATE数据库，2510预浸料系统专门用于航空航天主要结构的高压釜外（OOA）处理。
它具有平衡的机械性能和灵活的固化能力。
通常与T700系列标准模量（SM）碳纤维配套使用。
2510型预浸料在通用航空结构得到了广泛应用。
2511：是一种半增韧环氧预浸料体系，与2510相比，它是专门为更好的加工而配制的。
2511树脂体系可以提供良好的结构性能，在用多种方法加工时，空隙率非常低，包括真空袋（VBO）和压模成型。
【热点聚焦】东丽公司为日本最强运载火箭H3提供碳纤维及预浸料产品，并将于17日发射升空
根据Composites World（CW）网站发布的消息，近期日本东丽公司宣布，它已为日本宇宙航空研究开发机构（Japan Aerospace Exploration Agency，JAXA，东京）的H3运载火箭提供了Torayca 碳纤维和预浸料，该运载火箭是接替H-IIA火箭的新一代产品。
与H-IIA一样，H3运载火箭的发动机外壳（火箭机体中储存固体燃料并用作燃烧室的部分）也采用了Torayca碳纤维和预浸料，该预浸料使用高强度碳纤维和高韧性树脂设计，并在有效载荷整流罩部分（运载火箭的前缘，装载卫星和其他有效载荷）获得了新应用。
据小编分析高强度碳纤维极有可能为T1100高强中模量+型碳纤维。
H3运载火箭作为的新旗舰运载火箭，旨在实现高灵活性、高可靠性和高性价比。
火箭高63米，直径5.2米。
根据JAXA页面信息，该火箭能够向310英里（500公里）高的太阳同步轨道运送4吨或更多材料，并向地球同步转移轨道运送6.5吨或更多物资。
JAXA计划于2月15日也就是今天发射H3火箭，但是根据2月14日共同社的最新消息，因风力条件可能达不到发射安全标准，JAXA 当天宣布主力火箭“H3”1号机的发射将从15日推迟到17日。
发射将于当地时间17日上午10时37分在鹿儿岛县的种子岛宇宙中心进行。
用于整流罩的Torayca预浸料是一种狭缝带预浸料，专为自动纤维放置（automated fiber placement，AFP）工艺设计，除了传统的高压釜成型外，还可有效地成型和加工复杂形状和大型结构材料。
关于。
Zeus公司开发PEEK纤维
Zeus公司（Orangeburg.S.C)于2009年1月12日宣布，该公司开发的PEEK（聚醚醚酮）纤维已成功进行商品化。
据该公司报道，目前可拉挤出单丝直径在0.07～1 mm（0.003～0.040 in）范围。
这种PEEK 纤维具有很好的耐磨耗性、耐腐蚀性以及较高的抗拉强度与韧性。
在PEEK纤维用途方面，可制作辫带或制成其他形式应用。
PEEK在温度升高到248 ℃（480 °F）时，该产品可出现低烟气体，有很高的延长度，其结果会导致严重影响复原。
低热膨胀系数碳纤维工具系统
英国先进复合材料集团（即A C G）和美国G r a f t e c h国际有限公司两单位进行合作，是一家制造石墨及碳纤维产品的公司，开发出A C G GRAFOAM FPA-20碳纤维泡沫塑料工具系统，这是一种低热膨胀系数、质量轻的碳纤维复合材料的工具材料。
据报导，这种碳纤维复合材料的热膨胀系数为2.3×10-6/℃。
据说，其耐热性超出复合材料加工过程的要求。
它还能用机器加工接近完成的尺寸，然后完全将其封入内部。
在A C G集团拥有所有权的专利中，允许用界面技术、一种工具层压板蒙皮、代表性的A C G集团的低温模制（LTM)。
ACG集团还报导，碳纤维泡沫塑料内在的热特性，允许把它用在来自该公司的中温（MTM）与高温（H T M）工具层压板范围。
一旦固化，运用一种二次机械加工操作，创造出最终工具外形，采用附加的后部层压板，更进一步用任何工具修饰完工。
随后，再机械加工。
可适合的成型工艺，包括带子铺放或丝束缠绕，不论在哪儿，质量轻是有好处的，尤其是在处理极大的工具时。
据报导，ACG集团主要为北美航空器制造厂商开发制造工具，加工复杂表面外形的部件，精度为±0.2 mm（0.008 in)；加工不复杂表面外形的部件，精度为±0.1 mm（0.004 in）。
美国Cytec公司提出
碳纤维扩产计划将延缓1年
据国外媒体报道，美国Cytec工业公司（位于美国新泽西州，森林公园）于2009年4月16日宣布，根据该公司第一季度结果，评审其资金收支预算计划，收入明显减少。
该公司预测未来交易环境和对碳纤维总的需求概况影响，决定碳纤维扩产计划将延缓12 个月完成。
这项决定将使公司2009年总的资金收支预测计划收入将减少至180 百万美元，先前估算的是200 百万美元。
该公司坚定相信，碳纤维复合材料将长期保持较高用途的倾向，并监测其市场需求动态，以确定最佳时期完成其扩产计划。
Cytec工业公司曾在2007年宣布，要在2010年前将该公司碳纤维产能实现翻番的目标，在其美国南卡罗来纳州的新设备生产线上进行生产。
日本东邦特耐克斯公司
研发的碳纤维预浸料与应用
日本东邦特耐克斯公司（Toho Tenax）将碳纤维与树脂进行复合使用。
所谓碳纤维预浸料就是在碳纤维中浸渍树脂，用来成型制品的一种中间材料。
一般说来，把这种预浸料进行层合或缠绕，经热固化后制得复合材料。
东邦特耐克斯公司进行开发体育运动用、产业用、航空航天等所适应的各种预浸料。
在其他方面，革新降低成本、节能成型方法、电子束（射线）固化系统及再生利用性高的热塑性树脂基预浸料的开发也在进行之中。
为适应更广泛的市场需求，天天都在努力工作和研发之中。
⑴ 体育运动用预浸料
以高尔夫球手柄与钓鱼杆为主要用途，进行抗超高弯曲强度型、抗超高扭曲强度型等高性能制品的开发。
作为预浸料用树脂，虽然中温固化（130 ℃）的环氧树脂为主流，但也有要求对应轻量化纤维含量（CF含量为50 g/m2以下）、低树脂含量（树脂含量在25 %以下）的树脂改进以及向预浸
信息动态
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料的制造过程改善方面进行倾斜。
⑵ 产业用预浸料
今后，最需要期待向土木、建筑、与能源相关、压力容器、运输机器、石油采掘、电子电气机器、一般产业机器等为对象所用的各种碳纤维预浸料进行研发。
一面做到降低材料成本和加工过程成本，一面确保制品再现性等，要求更加强烈。
进行低温固化型的预浸料开发，同时也进行不使用热压罐的复合材料一般成型手段，像树脂注射法（RTM，即树脂传递模塑）、真空灌注法（RFI法，即树脂膜灌注）等操作，进行开发同低成本相对应的成型技术。
其他方面，进行开发革新低成本节能成型的电子束固化体系和资源再生利用性高的热塑性树脂基预浸料，适应更广泛的需要。
⑶ 航空航天用预浸料
进行民用客机、新一代客机、业务用喷气式飞机、超音速客机等飞机用途及火箭、人造卫星等用的碳纤维预浸料的开发。
要求耐热性、耐冲击性、耐湿性预浸料用的树脂，虽然是以中温固化（130 ℃）～高温固化（180 ℃）的环氧树脂为主流，但是对于要求更高的耐热性，使用双马来酰亚胺树脂和聚酰亚胺树脂的碳纤维预浸料也在进行开发。
再有，对于迫切希望低成本成型的纤维铺放（Fiber Placement）成型与ADP（先进挤出）成型等自动化生产方法相对应预浸料的研发也在进行。
三菱人造丝公司延缓
日本新碳纤维工厂生产
据国外媒体报道，三菱人造丝公司（日本东京）宣告，该公司在日本大竹市的大竹生产中心的新碳纤维工厂，大概将延缓一年才开始生产。
采取这项决定，是由于目前严重的贸易环境，将在线建设工作暂时停建。
新的时间框架，将于2010年第四季度开始运作。
生产进度表规定，年产能2 700 t/a，是一种高性能标准模量碳纤维丝束（Pyrofil P330系列，50 k 到60 k），主要用于工业方面。
总投资为120 亿日元（约合123.4 百万美元）。
三菱人造丝公司指出，对于碳纤维的需要，在工业方面有广泛用途，包括风机叶片、压力容器与车辆，期待有强劲增长。
不过，近来全球经济下滑不景气。
在几个市场方面需要的碳纤维萧条，与延缓新应用联系在一起。
三菱人造丝公司已做出决定，在附属的Grafil Inc公司（位于美国加利福尼亚州的萨克拉门托市），2009年将增加生产，不间断的供应客户，保证满足需要。
在大竹生产中心的新碳纤维工厂延缓生产期间，这将有可能开发P330系列新的应用。
Hexcel公司参加GKN公司
新建复合材料厂破土典礼
2009年4月7日，英国GKN航空航天公司（位于英国威特岛，Isle）为它的新建复合材料生产厂举行破土动工典礼。
在这里将制造A350 XWB翼梁，采用Hexcel公司生产的Hexply预浸料为增强材料。
据说，供应给空客公司A350 XWB使用的主要结构用预浸料是2008年Hexcel公司61 年历史以来签订的最大合同。
自合同对外宣布以来，Hexcel公司称将继续同客户GKN航空航天公司建立稳固的合作伙伴关系，为开发与供应A350 XWB翼梁与固定机翼后缘配件用预浸料，相互之间是可信赖的。
有关合同部分，Hexcel公司将以碳纤维/环氧树脂的单向预浸料带的形态供给GKN航空航天公司。
这种Hexply预浸料，为自动化纤维铺放加工过程的最优化形态。
这是一种创新的复合材料生产技术，用它制造A350 XWB翼梁，将减少劳动时间，使生产成本减到最少。
东洋纺公司开发出超高
导热系数的沥青基碳纤维
日本东洋纺公司与ポソマツク公司合作，最近开发出具有超高导热系数的沥青基碳纤维。
由于该开发品具有极高的导热系数，故可期待面向电子机器散热部件及框体等方面展开应用。
高科技纤维与应用
- 46 -第34卷。
