国产碳纤维拉伸性能研究_王自柯

第21卷第4期高分子材料科学与工程Vo l.21,N o.4　2005年7月POLYM ER M AT ERIALS SCIENCE AND ENGINEERING Jul.2005电阻法研究单向炭纤维复合材料的拉伸破坏行为毛亚琴1,于运花1,张荣成2,武德珍1,杨小平1(1.北京化工大学材料科学与工程学院,北京100029; 2.中国建筑科学研究院建筑结构研究所非破损检测室,北京100029)摘要:采用单向炭纤维增强树脂(简称CFRP)拉挤复合材料,通过在线检测单向CFR P复合材料在受拉伸应力作用下电阻随时间的变化,并借助扫描电镜和红外热像分析仪对复合材料的破坏行为进行观测。

结果表明,CF RP复合材料在受力过程中,当拉伸速度较快时,试样的体积电阻随应力增加持续降低,在试样断裂前降至最低,但在试样断裂瞬间急剧增加;当拉伸速度较慢时,拉伸前期的电阻随应力增加不断降低,在断裂发生前电阻发生较大幅度的振荡。

通过扫描电镜和红外热像无损检测技术佐证,电阻的变化可反映CF RP复合材料在拉伸过程中发生的内部结构变化,具有结构健康监控的特征。

关键词:炭纤维增强树脂;纵向体积电阻;拉伸破坏行为;红外热像无损检测;结构健康监测中图分类号:O631.2+1 文献标识码:A 文章编号:1000-7555(2005)04-0248-04 炭纤维是一种电导率在1 cm～1.5×10-3 cm的导电材料,因此,炭纤维增强树脂基复合材料(简称CFRP)可以利用炭纤维的导电性将其作为传感元件,发展成为一种本征智能化结构材料,避免了异质传感器的引入造成材料性能的下降。

利用炭纤维的导电性进行CFRP复合材料的结构健康监控新方法的研究,国外主要采用环氧树脂基CFRP模压复合材料,利用其在各种载荷下电阻信号的变化来反映其受力状态下内部结构的变化[1～3],国内关于这方面的研究才刚刚开始[4,5]。

本文以乙烯基酯树脂基炭纤维拉挤复合材料为研究对象,对电阻法监测其拉伸破坏行为的敏感性、电阻-材料内部结构变化进行了初步研究,试图建立该种材料的结构-电阻变化之间的关系,为CFRP复合材料的自诊断和结构健康监控技术的研究提供基础理论。

聚丙烯腈基碳纤维性质及其性能方面研究王立楠100201班摘要:汇述了碳纤维应用领域、世界碳纤维市场、世界碳纤维制造、聚丙烯腈（PAN）基碳纤维生产商与制造工艺以及中国碳纤维发展现状与趋势，尤其近年来在大飞机重大专项的牵引下，我国各地争上千吨级碳纤维项目，而形成“碳纤维热”。

同时，为缩小与国外先进水平的较大差距，提出“突破PAN原丝关键技术瓶颈，避免重复引进和重复研究，加快提升自主创新能力”3项发展建议。

关键词:碳纤维；应用领域；市场需求；产能；生产Study on polyacrylonitrile based carbon fiber properties and performanceLi’nan Wang class:100201Abstract: The carbon fiber application fields, world’s market, capacities of foreign producers and their extending plan, production technologies and the development situation & trend of carbon fiber in China are illustrated, especiallyin the drawing of China’s big airplane important project, several 1 000 t/a carbon fiber programs were constructed all over the country, forming “overheat”in carbon fiber in recent years. In the same time, three suggestions are put forward in order to shorten the distances with foreign companies, they are “making a breakthrough at the bottleneck of PAN precursor key technologies, avoiding the repeated imports of foreign equipment and re -searches, accelerating and raising the ability of innovation ”.Key words: carbon fiber; application territory; market demand; production capacity; advance1、聚丙烯腈（PAN）基碳纤维的用途PAN碳纤维是军事工业用量大、使用面广、地位极为重要的关键性高性能纤维材料，是各类军用高强、高模、高强高模型复合材料的原料及技术基础。

高强型碳纤维复丝拉伸性能测试影响因素的研究作者：梁燕邱星翔蒋玲玲胡伟伟来源：《中国纤检》2017年第06期摘要：碳纤维复丝拉伸性能的正确测试是对其质量评价的重要内容。

目前，GB/T 26752—2011《聚丙烯腈基碳纤维》引用的测试方法主要针对标准型碳纤维，提供的制样和测试方法在一定程度上是原则性描述，已不适用高强型碳纤维复丝拉伸性能的测试。

本文通过对树脂体系、浸胶及固化条件、试样加强片的类型及粘贴方式等影响因素的研究，选取与高强型碳纤维复丝拉伸性能相适宜的测试方法，真实准确高效地提供高强型碳纤维复丝拉伸性能数据。

关键词：高强型；碳纤维复丝；拉伸性能测试；影响因素1 国内外研究现状随着碳纤维的问世和应用领域的不断扩大，关于碳纤维综合性能评价与表征的研究飞速发展。

以日本、美国为代表的碳纤维生产和应用大国已建立了性能指标完整、表征方法科学的碳纤维评价与表征体系，可准确地反映碳纤维本征特性和界定碳纤维性能等级。

国外碳纤维评价表征研究和碳纤维研制紧密结合并同步发展，碳纤维性能客观系统评价有效指导了高性能碳纤维的研制，促进了碳纤维的更新换代[1]。

近年来，国家相关部门高度重视我国碳纤维的发展，碳纤维研发和生产实力得到了快速提升。

“十五”以来，在相关部委的支持下，国产碳纤维在性能、产能等方面取得了可喜成绩，国产T300级碳纤维工程化技术已取得重大突破并获得大量应用，国产T700级碳纤维工程化工作已取得重大进展。

国产T800级碳纤维已突破关键制备技术，工程验证也迫在眉睫。

国产GQ3522型（T300级）碳纤维实现了千吨级产业化建设，产品陆续进入市场，品种包括24K及以下规格，应用研究进展迅速，获得军民领域的应用。

拉伸强度4500MPa和拉伸模量220GPa 以上的国产GQ4522、拉伸强度5000MPa和拉伸模量220GPa以上的国产GQ5022（T700级）等高强型碳纤维，其中部分品种已完成百吨级工程化研究，产品进入复合材料应用评价与工程应用阶段。

国产碳纤维崛起作者：李翱来源：《中国新时代》2024年第03期在政策的扶持背景下，通过高校、科研机构、企业的共同努力，国内碳纤维行业在技术上取得重大突破。

我国目前已实现多个系列和级别的碳纤维国产化，解决了高性能碳纤维自主保障问题，成为继日本、美国之后第三个掌握高性能碳纤维技术的国家。

2023年8月20日，中国石油和化学工业联合会主持召开技术鉴定会，国产超高强ZA60XC（T1000级）PAN碳纤维千吨级工业生产技术顺利通过了专家委员会的技术鉴定。

专家委员会认为：该成果达到国际先进水平，其中前驱体结构设计及表征分析技术居国际领先，一致同意通过鉴定。

据悉，国产T1000年产量高达1700万吨，部分指标优于日本东丽产品，产量、质量双双跻身全球顶尖行列。

被称为“新材料之王”的碳纤维是国民经济和国防建设不可或缺的战略性新材料。

尤其对制造业而言，它既是需要着重解决的量大面广的先进基础材料，又是制约发展的关键战略材料，上下游产业链对重构我国新材料产业体系极为重要。

“新材料之王”它的身影常出现在高端体育装备中，往往助力运动员创造新的世界纪录；用其制作风机叶片，更轻更坚固，会带来更高的发电效率和更强的机组稳定性；在航空航天领域，这种纤维甚至向金属发起凌厉攻势，人们常选用它代替金属，并把这种纤维的用量作为衡量一个国家航空航天装备水平的重要标志。

它就是赫赫有名的碳纤维。

小到球拍、钓鱼竿等民用产品，大到飞机、卫星和导弹等高精尖设备，都是碳纤维大展身手的领域。

碳纤维是由聚丙烯腈（PAN）（或沥青、粘胶）等有机母体纤维采用高温分解法在1000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。

这是一种含碳量在90%以上的无机高分子纤维。

碳纤维有多神奇？在山东大学高分子材料研究所所长、碳纤维资深专家朱波看来，碳纤维是一种有“天资”的材料：“大家都说21世纪是碳的时代，碳纤维首当其任。

2017年第37卷航空材料学报2017，V〇1. 37第2 期第63 - 72 页JO U RN A L OF AERO N A U TICA L M ATERIALS No. 2 pp. 63 - 72国产T700级碳纤维增强双马树脂基复合材料的力学性能李国丽，彭公秋，王迎芬，谢富原(中航复合材料有限责任公司，北京101300)摘要：采用扫描电子显微镜（SEM)、反气相色谱（IGC)和X射线光电子能谱仪（X PS)对国产T700级碳纤维和东丽T700S碳纤维的表面形貌、表面能和表面化学特性进行表征，测试两种碳纤维增强双马树脂基复合材料的力学性能，考察国产碳纤维复合材料的界面黏结性能、韧性和湿热性能。

结果表明：碳纤维表面特性（表面形貌、表面能和表面化学组成等）对复合材料界面黏结性能具有显著影响；国产T700级碳纤维/QY9611复合材料在室温下的界面黏结性能优于T700S/QY9611复合材料；国产T700级碳纤维/QY9611复合材料的韧性优异，冲击后压缩强度达到了国外先进复合材料IM7/5250-4的水平；经湿热处理后的层间剪切强度仍与T700S/QY9611复合材料相当，说明 国产T700级碳纤维/QY9611复合材料具备良好的湿热性能。

关键词：碳纤维；双马树脂；复合材料；力学性能d o i：10. 11868/j.issn. 1005-5053. 2016. 000076中图分类号：TB332 文献标识码： A 文章编号：1005-5053(2017)02-0063-10碳纤维增强树脂基复合材料具有轻质、高强 度、高模量、抗疲劳、耐腐蚀、可设计、工艺性好，容 易制造大型结构和整体结构的优点[1_3]，是理想的 武器装备结构材料，已广泛应用于飞机机体、发动 机、导弹、卫星、战车、火炮、舰艇等武器装备及民 用产品[4]。

由于碳纤维增强树脂基复合材料满 足航空装备高性能化、轻量化要求，作为航空领域 的主体材料，其用量已成为衡量航空装备先进性 的重要标志[8]。

DOI：10.19936/ki.2096-8000.20220428.006高温固化松香基环氧树脂碳纤维增强复合材料性能研究刘燕峰1,2,刘青曼3,陈旭4(1.中国航发北京航空材料研究院软材料技术研究中心，北京100095；2.中国航发北京航空材料研究院先进复合材料国防科技重点实验室，北京100095；3.中航复合材料有限责任公司，北京101300；4.中航复材(北京)科技有限公司，北京101300)摘要：为了响应我国碳达峰和碳中和的环境目标，本文将生物质马来海松酸缩水甘油酯环氧树脂、石油基双酚A型环氧树脂E-54和固化剂DDS复配,研究高温固化松香基环氧树脂及其复合材料的热和力学性能。

结果表明：固化后的环氧树脂具有较高的力学性能和热失重温度，配方DGE树脂固化后玻璃化转变温度为207兀,拉伸强度为87.3MPa，拉伸模量为3.52 GPa，断裂伸长率为4.38%,5%热分解温度约为297兀；以DGE/CCF300预浸料制备的复合材料层合板干态玻璃化转变温度为207兀，湿态玻璃化转变温度为170兀，干态湿态力学性能与已经应用于飞机结构件的基于5222/HT3复合材料性能相当。

关键词：碳达峰和碳中和；马来海松酸缩水甘油酯；环氧树脂；高温固化；复合材料中图分类号：TB332文献标识码：A文章编号：2096-8000(2022)04-0040-05Study on properties of rosin based epoxy resin carbon fiber reinforced composites cured at high temperatureLIU Yan-feng1，2,LIU Qing-man3,CHEN Xu4(1.Soft Materials Technology Center,AECC Beijing Institute of Aeronautical Materials,Beijing100095,China;2.National Key Laboratory of Advanced Composites,AECC Beijing Institute of Aeronautical Materials,Beijing100095,China; 3.AVIC Composite Corporation Ltd,Beijing101300,China;4.Aviation Composite(Beijing)Science and Technology Corporation Ltd,Beijing101300,China)Abstract：In response to the environmental goal of carbon peaking and carbon neutralization in China，biomass glycidyl esters maleopimaric acid epoxy resin，petroleum based bisphenol A epoxy resin E-54and curing agent DDS were compounded to study the thermal and mechanical properties of high temperature cured rosin based epoxy resin and its composites.The results show that the cured epoxy resin has high mechanical properties and thermogravimetric temperature.The glass transition temperature of the cured DGE resin is207兀,the tensile strength is87.3MPa, the tensile modulus is3.52GPa,the elongation at break is4.38%,and the5%thermal decomposition temperature is about297兀.The dry glass transition temperature of composite laminates prepared with DGE/CCF300prepreg is 207兀,and the wet glass transition temperature is170兀.The dry and wet mechanical properties are equivalent to those of5222/HT3composites which have been applied to aircraft structures.Key words:carbon peaking and carbon neutralization；glycidyl esters maleopimaric acid;epoxy resin；high temperature cured;composite环氧树脂基碳纤维增强复合材料广泛应用于大型飞机、直升飞机、通用航空和歼击机、导弹等飞行器，尤其是在对材料的耐温等级要求不太高的结构中，基本以环氧树脂基复合材料为主。

4何 梅 等 国产T800S 级碳纤维表面特性对复合材料界面性能影响研究国产T800S 级碳纤维表面特性对复合材料界面性能影响研究何 梅，吴姜炎，廖英强，刘 宁，程 勇，常雪梅὇西安航天复合材料研究所Ὃ陕西省航天复合材料重点实验室Ὃ西安市先进聚合物基复合材料重点实验室Ὃ陕西西安710025Ὀ摘要：对两种国产T800S 级碳纤维与进口T800S 碳纤维表面特性及其复合材料界面性能的关联性进行了研究。

通过扫描电镜（SEM ）与原子力显微镜（AFM ）对三种碳纤维的表面形貌与粗糙度进行了表征；采用X 射线光电子能谱（XPS ）对三种碳纤维表面化学官能团比例进行了分峰计算；通过碳纤维表面静态接触角对纤维表面浸润性进行了分析。

制备并表征了碳纤维NOL 环与单向复合材料的力学性能与微观破坏形貌，通过对比分析确定了影响复合材料界面性能的关键性因素，对复合材料界面性能的进一步提升具有指导意义。

关键词：碳纤维；表面特性；树脂；界面；关联性中图分类号：TB 332Study on the Infl uence of Surface Characteristics of Domestic T800S Carbon Fiber on theInterfacial Properties of CompositesHE Mei, WU Jiang-yan, LIAO Ying-qiang, LIU Ning, CHENG Yong, CHANG Xue-mei( Xi ’an Aerospace Composites Research Institute, Shaanxi Key Laboratory of Aerospace Composites, Xi ’an Key Laboratoryof Advanced Polymer Composites, Xi ’an 710025, Shaanxi, China )Abstract: In this paper, the relationship between surface characteristics and interfacial properties of two kinds of domestic T800S carbon fi bers and imported T800S carbon fi ber was studied. The morphology and roughness of three kinds of carbon fi bers were characterized by scanning electron microscopy (SEM) and atomic force microscopy (AFM). The ratios of chemical functional groups for three carbon fi bers were calculated by X-ray photoelectron spectroscopy (XPS). The wettability of carbon fi bers was analyzed by static contact angle. The mechanical properties and microscopic failure morphology of NOL rings and unidirectional composites were prepared and characterized. The key factors aff ecting the interfacial properties of composites were determined through comparative analysis, which has guiding signifi cance for further improvement of the interfacial properties of composites.Key words: carbon fi bers; surface characteristic; epoxy resin; interface; relationship作者简介：何梅，博士研究生，主要从事碳纤维增强树脂基复合材料研究。