尽管碳纤维生产流程相对较短,但生产壁垒很高,其中碳纤维原丝的生产壁垒是难中之难,具体表现在碳纤维原丝的喷丝工艺、聚腈聚合工艺、腈与溶剂及引发剂的配比等。目前世界碳纤维技术主要掌握在日本的东丽公司、东邦Tenax集团和三菱人造丝集团,这三家企业技术严格保密,工艺难以外露,
而其他碳纤维企业均是处于成长阶段,生产工艺在摸索中不断完善。同时,英国皇家航空研究所,对PAN纤维生产技术进行技术改进,随后英国考陶尔公司利用这项技术开始生产高强度、高模量PAN基碳纤维。根据产品规格的不同,碳纤维目前被划分为宇航级和工业级两类,亦称为小丝束和大丝束。通常把48K以上碳纤维称为大丝束碳纤维,包括48K、60K、120K、360K和480K等。宇航级碳纤维初期以1K、3K、6K为主,逐渐发展为12K和24K,主要应用于和高技术,以及体育休闲用品,像飞机、、火箭、和钓鱼杆、高尔夫球杆、网球拍等。同时,CFRP的阻尼性好,可延长肠线与球的接触时间,使网球获得较大的加速度。比如一架空客A380需耗用30吨碳纤维、一架
在碳纤维复合材料项目中,国家将重点支持千吨级碳纤维和聚腈原丝生产工艺技术,预氧化炉、碳化炉等大型关键设备制造,纺丝油剂、碳纤维上浆剂、预浸料等重要辅助材料开发,以及树脂基体材料开发、碳纤维复合材料应用技术的产业化等。
据了解,目前全球碳纤维产能约3.5万吨,我国市场年需求量6500吨左右,属于碳纤维消费大国。但我国碳纤维2007年产能仅200吨左右,而且主要是低性能产品,没有形成规模化产业,绝大部分依赖进口,价格非常昂贵,比如标准型T300市场价格曾高达4000元/千克~5000元/千克。1987年9月日本三菱、旭化成建成了年产500t高性能沥青基碳纤维装置,这标志着沥青基碳纤维已处于工业化过渡的新阶段。由于缺少具有自主知识产权
碳纤维发展简史:
1860年,斯旺制作碳丝灯泡
1878年,斯旺以棉纱试制碳丝
1879年,爱迪生以油烟与焦油、棉纱和竹丝试制碳丝(持续照明45小时)
1882年,碳丝电灯实用化
1911年,钨丝电灯实用化
1950年,美国Wright--Patterson基地开始研制黏胶基碳纤维
1959年,美国UCC公司生产低模量黏胶基碳纤维“Thornel—25”,日本大阪工业试验所的进藤昭男发明了PAN基碳纤维
1962年,日本碳公司开始生产低模量PAN基碳纤维(0.5吨/月)
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