碳纤维复合材料的应用研究进展姜楠＜湖北大学材料科学与工程学院，武汉430062）摘要：本文概述了碳纤维复合材料vCFRP）的性能特点和应用研究进展。
简要介绍了碳纤维复合材料在大飞机制造业，深海油气田，非织造设备等方面的应用情况，碳纤维复合材料湿热性能和抗氧化烧蚀技术的研究进展以及国内外的研究状况。
关键词：碳纤维复合材料大飞机深海油气田非织造设备湿热性能抗氧化烧蚀技术应用研究1前言碳纤维复合材料＜CFRP）自20世纪50年代面世以来就主要用于军工，航天，航空等尖端科学技术领域，其高强、高模、轻质、耐热、抗腐蚀等独特的性能使其在飞机、火箭、导弹、人造卫星等方面发挥了巨大作用。
随着CFRP材料性能的不断完善和提高，其优越的性能逐步被认可及价格的大幅度下降，使得它在民用工业上的应用逐步扩大，目前在土木建筑、纺织、石油工业、医疗机械、汽车工业等领域得到了广泛应用。
2CFRP材料的性能特点碳纤维是由碳元素组成的一种高性能增强纤维。
其最高强度已达7000MPa ，最高弹性模量达900GPa,而其密度约为1.8~2.1g/cm3,并具有低热膨胀、高导热、耐磨、耐高温等优异性能，是一种很有发展前景的高性能纤维。
碳纤维由高度取向的石墨片层组成，并有明显的各向异性，沿纤维轴向，强度高、模量高，而横向性能差，其强度和模量都很低。
因此在使用时，主要应用碳纤维在轴向的高性能。
[1-2]碳纤维是黑色有光泽，柔软的细丝。
单纤维直径为5~10pm，一般以数百根至一万根碳纤维组成的束丝供使用。
由于原料和热处理工艺不同，碳纤维的品种很多。
高强度型碳纤维的密度约为 1.8g/cm3,而高模量和超高模量的碳纤维密度约为1.85~2.1g/cm3。
碳纤维具有优异的力学性能和物理化学性能。
碳纤维的另一特征是热膨胀系数小，其热膨胀系数与石墨片层取向和石墨化程度有密切的关系。
碳纤维具有优异的耐热和耐腐蚀性能。
在惰性气氛下碳纤维热稳定性好，在2000C的高温下仍能保持良好的力学性能；但在氧化氛围下超过450C碳纤维将被氧化，使其力学性能下降。
常用功能纤维材料在服装面料上的应用摘要重点介绍功能性纤维的开发和在服装面料上的应用技术。
功能性纤维是采用物理和化学改性技术，使纤维材料具备某种特殊的功能，如导电、蓄电、蓄热等。
功能纤维的广泛应用，提高了服装产品的附加值，提升了服装产品的功能和档次。
关键词：纤维；功能性纤维；高性能纤维；服装面料过去在纤维开发的多元化上，主要的途径是研究多种原料混纺纤维、改性纤维、弹性纤维、超细纤维、环保型纤维，使传统的棉、毛、丝、麻、羊绒等与其他纤维得到重新组合和搭配，通过新型差别化合成纤维的组合与应用，以改变纺织品的外观和内在品质。
功能性纤维可以分为两大类型，一类是针对常规纤维的缺点和没有的功能，通过采用物理和化学的改性技术，使常规纤维在一般形态功能上赋予了新的特殊功能。
这类功能纤维受到外部作用时，能将这些作用发生质的转变或量的变化，使纤维产生导电、蓄电、蓄热、传递、分离、光电、生物相容性等方面的能力。
同时这些功能纤维的研究与发展也直接服务于服装行业，提升了服装产品的功能和档次。
1 吸湿排汗纤维及其服装产品近年来，人们对服装舒适性的要求越来越高，这就要求服装材料具有在短时间内将人体皮肤表面汗液吸入的“吸湿作用”，并使汗液通过纤维很快转移，在服装表面快速蒸发，以保持人体皮肤表面和服装内侧环境的干爽。
因此，纤维材料必须具备良好的吸湿、传湿与放湿性能。
基于纤维材料吸湿、吸水机理，以及水分在纤维和纤维集合体中传递方面研究所取得的成果，开发高吸湿、吸水纤维具有二个方面应用目的：一是为了提高合成纤维织物的吸湿、导湿性，改善其服用舒适性；二是为了开拓纺织纤维新的应用领域，如医疗、卫生用纺织品，农用纺织品等。
吸湿排汗纤维是一种具有良好吸湿排汗功能的新型聚酯纤维。
其原理是利用纤维表面的细微沟槽和孔洞，将肌肤表面排出的湿气与汗水经芯吸、扩散、传输的作用，瞬间排出体外，使肌肤保持干爽与清凉。
纤维的异形断面有W型、十字型等，例如日本可乐丽公司清凉触觉和吸、放湿特征的EVOH纤维，尤尼吉可生产的用于生产内衣的吸、放湿聚酯纤维，东洋纺织使用的平式聚酯纤维等。
产业专利分析报告-高性能纤维1.介绍高性能纤维是一种具有超强强度和高模量的纤维材料，广泛应用于航空航天、军事、体育用品、汽车、医疗和建筑行业等。
本报告将对高性能纤维领域的专利进行分析，从专利数量、地域分布、主要申请人以及技术趋势等方面进行详细讨论。
2.专利数量根据数据统计，自1980年至今，全球高性能纤维领域共有超过5000项专利申请。
其中，在过去10年中，专利数量呈现逐年上升的趋势。
这表明高性能纤维领域的研究和创新呈现出快速增长的态势。
3.地域分布由于高性能纤维的广泛应用领域，全球范围内的专利分布相对均衡。
然而，一些国家和地区仍然是高性能纤维领域的主要研究和创新中心。
这些地区包括美国、日本、中国和欧洲国家。
其中，美国和日本是高性能纤维领域的主要专利持有者，其专利数量占全球总量的60%以上。
4.主要申请人在高性能纤维领域，一些大型企业和研究机构成为了主要的专利申请人。
例如，杜邦公司（DuPont）是高性能纤维领域的领导者之一，其拥有大量的专利。
另外，日本的鸟居纤维公司（Teijin）、美国的霍尼韦尔国际公司（Honeywell International）和瑞士的阿科信（Oerlikon）等公司也是高性能纤维领域的重要申请人。
5.技术趋势高性能纤维领域的专利技术呈现出以下几个趋势：-新材料研究：高性能纤维的研究不断探索新的材料组合，以提高纤维的强度和性能。
例如，碳纤维、超高分子量聚乙烯纤维和芳纶纤维等材料的研究逐渐成为热点。
-制备工艺改进：高性能纤维的制备工艺也在不断改进，以提高生产效率和降低成本。
例如，高速纺丝、物理拉伸和化学改性等技术的发展取得了显著进展。
-功能化纤维：除了强度和模量的提高，高性能纤维还被赋予了其他功能，如阻燃、耐腐蚀和抗紫外线等。
这为高性能纤维的应用带来了更多的可能性。
6.市场前景高性能纤维市场具有广阔的前景。
随着全球对高性能纤维需求的不断增长，预计未来几年市场规模将保持稳定增长。
聚合物改性聚合物定义:聚合物即高分子化合物,所谓的高分子化合物,就是指那些由众多原子或原子团主要以共价键结合而成的相对分子量在一万以上的化合物。
聚合物改性通过物理与机械的方法在聚合物中加入无机或有机物质,或将不同种类聚合物共混,或用化学方法实现聚合物的共聚、接枝、交联,或将上述方法联用、并用,以达到使材料的成本下降、成型加工性能或最终使用性能得到改善,或在电、磁、光、热、声、燃烧等方面被赋予独特功能等效果,统称为聚合物改性。
聚合物改性的方法总体上分为: 物理方法化学方法表面细分:共混改性、填充改性、纤维增强复合材料化学改性、表面改性、共混改性:两种或者两种以上聚合物经混合制备宏观均匀材料的过程。
可分为物理、化学共混。
填充改性:向聚合物中加入适量的填充材料(如无机粉体或者纤维),以使制品的某些性能得到改善,或降低原材料成本的改性技术。
纤维增强复合材料又称聚合物基复合材料,就就是以有机聚合物为基体,纤维类增强材料为增强剂的复合材料。
化学改性:在改性过程中聚合物大分子链的主链、支链、侧链以及大分子链之间发生化学反应的一种改性方法。
原理:主要靠大分子主链或支链或侧基的变化实现改性。
改性手段有:嵌段、接枝、交联、互穿网络等特点:改性效果耐久,但难度大,成本高,可操作性小,其一般在树脂合成厂完成,在高分子材料加工工厂应用不多。
表面改性:就是指其改性只发生在聚合物材料制品的表层而未深入到内部的一类改性。
特点:性能变化不均匀种类:表面化学氧化处理,表面电晕处理,表面热处理,表面接枝聚合,等离子体表面改性等适应于只要求外观性能而内部性能不重要或不需要的应用场合,常见的有:表面光泽,硬度,耐磨、防静电等的改性。
接枝反应:以含极性基团的取代基,按自由基反应的规律与聚合物作用,生成接枝链,从而改变高聚物的极性,或引入可反应的官能团。
官能团反应:可以发生在聚合物与低分子化合物之间,也可发生在聚合物与聚合物之间。
可以就是聚合物侧基官能团的反应,也可以就是聚合物端基的反应接枝共聚改性对聚合物进行接枝,在大分子链上引入适当的支链或功能性侧基,所形成的产物称作接枝共聚物。
