东丽在韩国的碳纤维新工厂竣工
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聚丙烯腈(PAN)基碳纤维复合材料及其在大飞机上的应用徐志鹏北京化工研究院摘要自2007年国务院公布国产大飞机战略以来,这一领域的发展获得了持续的关注。
然而当今的国际大飞机市场被波音和空客两大公司所垄断,国产大飞机想要赢得市场面临多方面的挑战,其中之一就是高性能复合材料的应用。
聚丙烯腈基碳纤维复合材料诞生五十多年以来,发展迅猛,已经从传统的航空航天领域逐渐向汽车、风电等领域拓展市场,未来市场潜力巨大。
而目前中国仅能生产相当于T300,T700性能的碳纤维,不仅无法满足国产大飞机的材料需求,而且该领域的技术短板也限制了很多行业的发展。
本文在综合了前人研究成果的基础上,介绍了碳纤维的发展历程,PAN基碳纤维的关键技术和碳纤维复合材料在商用大飞机上的应用情况。
笔者认为,有市场竞争力的国产大飞机必须大量使用高质量的碳纤维复合材料,而突破PAN基碳纤维复合材料技术壁垒的关键在于生产高质量的碳原丝,其技术突破点在于干喷湿纺和凝胶纺丝生产技术的掌握与改进。
关键字:PAN基碳纤维,大飞机,碳原丝,干喷湿纺, 凝胶纺丝ABSTRACTLarge Plane Project has been fascinating Chinese public for years since its first announcement by State Council in 2007. China-made large plane is now facing varieties of challenge, while Boeing and Airbus are on the monopoly of market, one of the main challenge is the application of carbon fiber composite material. PAN based carbon fiber composite has witnessed a boost since it’s born in the past 50years, and now is expanding its application from space project to automobile and wind power generation projects. Carbon fiber industry in China cannot satisfy the demand of large plane project and many other industrial demands, because we can only made carbon fiber as well as T300 and T700 by our self. This article introduced the history of carbon fiber, key technology of PAN based carbon fiber and how PAN based carbon fiber is used in commercial large aircrafts. The author of this article believes the China-made large plane must use plenty of carbon fiber based composite to win the market and the key technology we need to break through is dry-wet spinning and gel spinning technique to make high performance PAN-based carbon fiber precursor.Key words: PAN based carbon fiber, large plane, carbon fiber precursor前言国产大飞机战略自发布以来,引发了广泛的关注。
国产碳纤维与东丽碳纤维的性能申宏旋;毛丽贺【摘要】对国产碳纤维和东丽碳纤维的拉伸性能和耐磨性进行了测试分析.结果表明,国产碳纤维拉伸断裂点位移较大,拉伸后形貌呈蓬松状,耐磨性较差,且摩擦后毛羽量较多;纤维表面有较多缺陷容易产生应力集中,需改进单丝生产工艺并寻求合适上浆剂进行后处理.【期刊名称】《纺织科技进展》【年(卷),期】2017(000)006【总页数】3页(P35-37)【关键词】国产碳纤维;东丽碳纤维;拉伸性能;表面形貌【作者】申宏旋;毛丽贺【作者单位】天津工业大学纺织学院,天津 300387;天津工业大学先进纺织复合材料教育部重点实验室,天津 300387;天津工业大学纺织学院,天津 300387;天津工业大学先进纺织复合材料教育部重点实验室,天津 300387【正文语种】中文【中图分类】TS102.4高性能碳纤维以其高比强度、高模量、可设计、防腐蚀和抗疲劳等特点,已成为发展先进武器装备的关键材料,在航空航天、国防军工、体育休闲等领域得到了广泛应用[1-3]。
随着复合材料的迅速发展,全球高性能碳纤维需求量的年增幅可达10%。
我国对碳纤维的研究开始于20世纪60年代,发展始70年代,80年代开始研究高强型碳纤维,虽然进步缓慢,也有一定的发展[4]。
近几年来,我国碳纤维产业发展迅速[5],目前已有30多家企业和科研院涉足碳纤维生产及研发[6],河南永煤碳纤维有限公司生产的MT300C-3K碳纤维,主要技术指标已经达到国际通用的T300产品标准。
但是国产碳纤维存在原丝生产技术不过关,纤维稳定性和均匀性较差,产品有较多的孔隙和缺陷,杂质成分高,碳纤维性能较差[7]。
本文主要通过国产碳纤维与东丽碳纤维性能的对比,找到国产碳纤维与国际上优良产品的差距,以寻求合适的解决方法,促进我国碳纤维行业的发展。
1.1 原料国产聚丙烯腈基碳纤维(MT300C-3K),河南永煤碳纤维有限公司生产;日本东丽碳纤维(T300B-3K),东丽碳纤维有限公司生产。
国内外主要碳纤维品种综合性能表征欧阳新峰;王芬;孙玉婷;陶珍珍;刘芳【摘要】系统分析了市面上常见的国内外碳纤维品种的综合性能,从力学性能、表观性能、纤维及灰分SEM形貌等方面对Toray、Toho Tenax、Aksaca、Hexcel、Hyosung、Umatex、Tairyfil、中复神鹰8家公司共18种碳纤维进行分析,并结合各产品标称值、上浆剂信息、纤维表面状态、灰分含量等比较了各种纤维特性,进一步明确了湿法碳纤维与干喷湿纺碳纤维在摩擦毛丝量、碳纤维灰分含量、纤维表面形貌等方面的差异与特点.【期刊名称】《高科技纤维与应用》【年(卷),期】2018(043)005【总页数】10页(P48-57)【关键词】碳纤维品种;力学性能;表观性能;形貌SEM【作者】欧阳新峰;王芬;孙玉婷;陶珍珍;刘芳【作者单位】中国复合材料集团有限公司,北京 1000362;中复神鹰碳纤维有限责任公司,江苏连云港 222069;中复神鹰碳纤维有限责任公司,江苏连云港 222069;中国复合材料集团有限公司,北京 1000362;中复神鹰碳纤维有限责任公司,江苏连云港 222069;中复神鹰碳纤维有限责任公司,江苏连云港 222069【正文语种】中文【中图分类】TB321前言新材料产业是当今世界各国重点发展的高新技术产业之一,碳纤维以其优异的综合性能被称为“新材料之王”,广泛应用于各行各业,正在改变人们的生活[1]。
碳纤维按原材料分主要有聚丙烯腈基(PAN基)碳纤维、沥青基碳纤维、粘胶基碳纤维三大类,目前世界PAN基碳纤维占全部碳纤维市场规模90%以上,其中24K 及以下小丝束碳纤维占70%以上,而以东丽为代表的三家日本企业在全球小丝束碳纤维市场占据主导地位[2]。
PAN基碳纤维工业中主要有湿法纺丝技术和干喷湿纺技术两种技术路线,干喷湿纺碳纤维约占24K及以下小丝束碳纤维总需求量的65%,正在成为碳纤维发展的趋势[3,4]。
碳纤维系列报告之(一):碳纤维概览及生产壁垒详解2020 年07 月29 日■碳纤维指的是含碳量超过90%的纤维状碳材料,凭借密度小、强度高、耐腐蚀、易成型等特点,已成为轻量化材料的重要一员,逐步取代以往的金属材料,在民用和军事领域已成为核心应用材料。
鉴于碳纤维的重要战略意义,上世纪60 年代至今,从政府层面到产业层面,对碳纤维行业的发展都倾注了大量的心血,一代一代的科学家和工程师为中国碳纤维独立自主发展贡献了自己的力量。
在2008 年以前,国内碳纤维生产产量小、品质稳定性不高、性价比优势不明显。
2008 年后,中国的碳纤维企业在军品纤维生产方面实现了真正的突破,并在低成本民品纤维的研发开发上进行大量投入、以与海外产品展开正面竞争。
中国碳纤维行业已经迎来了最佳发展时期,这也是我们撰写本篇报告的出发点和初心,希望通过我们对行业资料的梳理,帮助投资者了解中国碳纤维行业,并发现其中的投资价值。
■碳纤维系列报告分为三篇,此为第一篇,主要梳理碳纤维的分类及生产工艺,并从生产技术角度讨论碳纤维生产壁垒高在哪里、国内在突破碳纤维低生产成本道路上面临的挑战点是什么。
■碳纤维的分类:(1)按照强度和模量分类,有T300/700/800、M40J/55J 等型号,T 系列应用范围最广,如航空航天、工业等领域;而M 系列产品更高端,主要用于航天、高端体育休闲等。
(2)按丝束大小分,大丝束强度和刚度方面的性能比小丝束差,主要用于风电叶片、汽车等领域,被称为“工业级”碳纤维;小丝束主要应用于航空航天等领域,被称为“宇航级”碳纤维。
(3)按原料分类,包括PAN/沥青/粘胶基碳纤维,其中PAN 基为主流。
■碳纤维及复材生产工艺比较:碳纤维生产主要分为两步,即单体聚合并纺成原丝,接下来原丝氧化碳化成碳丝(碳纤维)。
按纺丝方法可分为湿法、干法、干湿法等,其中干湿法生产效率高、生产出的碳纤维品质好、生产成本更低。
■碳纤维生产壁垒高,我国技术突破及成本优化任重道远。