碳纤维增强树脂复合材料(CFRP)是由碳纤维和树脂基材组成,其中碳纤维的形式有短切纤维、各种纱、各种纺织物,树脂基材是以一种树脂为基础,在其中分别加入固化剂、催化剂、增塑剂和一些特殊功能颗粒,组成的高分子混合物。增强体碳纤维主要承受外力。而模量高、强度低的基材树脂固定纤维、维持形状,转递外力。两者优势互补、强弱搭配、得益相彰,可满足飞机受力结构件的要求。碳纤维复合材料(CFRP)在飞行汽车领域的运用前景非常广阔,主要得益于其出色的物理性能和轻量化优势。与铝和钢相比,碳纤维的比强度约高出十倍(取决于所用的纤维)。上海短切碳纤维供应商
现代碳纤维工业化的路线是前驱纤维炭化工艺法,所用3种原料纤维的组成、碳含量等见表。制造碳纤维用的原纤维名 称化学组分碳含量/%碳纤维收率/%黏胶纤维(C6H10O5)n4521~35聚丙烯腈纤维(C3H3N)n6840~55沥青纤维C,H9580~90采用这3种原纤维制造炭纤维的流程都包括:稳定化处理(在200~400℃空气,或用耐燃试剂等化学处理),碳化(400~1400℃,氮气)和石墨化(1800℃以上,氩气气氛下)。为了提高炭纤维与复合材料基质的粘接性能需进行表面处理、上浆、干燥等工序。羽毛球碳纤维创新材料,碳纤维带领工业发展。
碳纤维按原丝类型分为4类:聚丙烯腈碳纤维、沥青碳纤维、粘胶碳纤维和酚醛碳纤维。聚丙烯腈碳纤维应用更广、发展更快,产量约占95%,主要用于碳复合材料骨架构件;沥青碳纤维具有高模量、高精度、导电、耐高温等优良特性,用于航天工业的工程材料,产量约占4%;粘胶碳纤维产量约占1%,用于隔热和耐烧蚀材料;酚醛碳纤维处于研究阶段,暂未形成工业化。按形态分为:长丝、短纤维和短切纤维。长丝用于宇航和工业构件中;短纤维用于建筑行业。按力学性能分为:高性能型和通用型。高性能型碳纤维强度为2000MPa、模量为250GPa以上;通用型碳纤维强度为1000MPa、模量为100GPa左右。按行业应用分为:宇航级小丝束碳纤维和工业级大丝束碳纤维。小丝束为1K、3K、6K(1K为1000根长丝),现在较多的为12K和24K;大丝束为48K以上,直到480K。
碳纤维强度比钢材大68倍以上,弹性模量比钢材大1.8~2.6倍。而碳纤维的密度为钢材的1/4,即便是制作复合材料,密度也变化不大。碳纤维的热膨胀系数小,热导性好,导热率随温度升高而下降,耐高温和低温性能好,耐骤冷、急热性能好。碳纤维的导电性优良,25℃高模量碳纤维电阻率为7.75×10-2Ω·m,高精度碳纤维为1.5×10-1Ω·m。碳纤维的稳定性好,如耐酸性强,能耐浓盐酸、硫酸的腐蚀和浸渍,还抗辐射,能吸收有毒气体。碳纤维与其他材料相容性好。碳纤维质量较轻,弯曲性好,可加工性好,适用于不同的构件形状。碳纤维设计自由度大,成型较方便,能满足不同产品性能的要求。施工时不需要大型设备,工艺简单,对原结构没有损伤。碳纤维材料,工业界的未来之选。
碳纤维始于白炽灯发光体,日本、英国率先开始PAN基碳纤维研发。1879年爱迪 明了以碳纤维为发光体的白炽灯并于美国取得初步成功,但随后因被钨丝取代而陷入沉寂。20 世纪 50年代,美苏争霸期间,美国为研发大型火箭和人造卫星以及 提升飞机性能,急需新型结构材料和耐烧蚀材料,碳纤维又重新出现在材料科学舞台。20世纪60年代,全球碳纤维行业开始取得技术突破,日本进藤昭男发明了以聚丙烯腈(PAN)纤维为原料制取碳纤维的方法,并取得了技术 ,为碳纤维工业化发展奠定了基础。20世纪70年代,日本东丽开发出高性能聚丙烯腈基碳纤维。20世纪80年代,以日本东丽和美国赫氏为 的公司,生产出 度和高模量产品,碳纤维拉伸强度提升,使应用开发进入一个新的高水平阶段。20世纪90年代,碳纤维的拉伸强度、模量进一步提升。进入21世纪后,全球碳纤维市场平稳发展,中国奋起直追,逐渐建立起国产 碳纤维产学研用的研发生产与应用体系。碳纤维,工业领域的黑科技。河北电暖器碳纤维布厂家
碳纤维主要分为粘胶基、沥青基和聚丙烯腈(PAN)基三大种类。上海短切碳纤维供应商
碳纤维是指含碳量在90%以上的无机高分子材料,主要将聚丙烯腈(沥青或粘胶)等作为原料,经过高温氧化、碳化等环节而生成。碳纤维具有高硬度、高精度度、耐高温、耐腐蚀、轻质量等特性,可普遍应用于风电叶片、碳碳复材、航空航天、压力容器、休闲体育等领域,是性能优异、用途普遍的国家战略性新材料。碳纤维又强又轻,还兼备纺织纤维的“柔”。“飞扬”采用了三维编织技术,一条条黑色丝束,每一束都包含着1.2万根碳纤维丝。经过三维立体编织,后面就像“织毛衣”一样织成了火炬外壳,既能够耐高温,又能够耐火,在800摄氏度左右的燃烧环境下都可以正常使用,能够长时间承受火炬燃烧时产生的高温。这是碳纤维材料头一次被用在火炬之上,也是我国自主生产的碳纤维材料的精彩亮相,汇聚了世界的目光。在车身制造方面,碳纤维的优越性能也大有可为。2022年年初,中国石化自主研发生产的碳纤维成功应用于广州地铁18号线“湾区蓝”高速列车,“湾区蓝”成为国内首列车头罩采用轻质高精碳纤维复合材料的地铁列车。上海短切碳纤维供应商