碳纤维增强聚合物基复合材料(CFRP)作为高度工程化材料,具有高比模量和高比强度。它们非常适用于对高精度和刚度、较低重量以及疲劳特性有关键要求的应用场合。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)。在过去的五十年中,CFRP已成功应用于航空航天、汽车、铁路运输、海洋和风能行业。过去二十年,CFRP的全球复合年增长率(CAGR)约为12.5%。在航空航天领域,近日的两款远程飞机,空客A350和波音787,在机身结构中使用CFRP,占50%以上的重量比例。碳纤维的制备技术在不断创新与升级,由此带来碳纤维产品性能的提升,并诞生了更多种类的复合型碳纤维材料。武汉汽车碳纤维材料厂家
碳纤维也适用于新能源风力发电,由于传统火力发电对环境有污染,所以风力发电越来越受到人们的重视。提高发电效率一直是风力发电追求的目标。随着科技的进步,传统玻璃纤维在大型复合材料叶片中逐渐显示其性能的不足,耐久性好、质量轻、高精的玻璃纤维和碳纤维复合材料成为发电机叶片的优先材料,可以提高叶片的捕风能力。用于对材料强度和刚度要求高的翼缘部位,不但可以提高叶片的承载能力,促进风力发电的发展,而且碳纤维的导电性可避免雷击损伤。据分析,采用碳纤维叶片可减重20%~40%。碳纤维在电化学领域也有应用。研究发现,碳纤维可以满足燃料电池的要求,与传统碳材料相比,具有质量轻、体积小和效率高等优点。用碳纤维制成质子交换膜扩散电极材料已经得到很好的发展。东莞羽毛球杆碳纤维布厂家碳纤维按照原丝类型可分为聚丙烯腈(PAN)基、沥青基、粘胶基等。
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。
碳纤维分类:碳纤维可以按照原丝种类、力学性能、丝束规格、原丝制备工艺等不同维度分为不同种类。按照原丝种类,目前已实现工业化的碳纤维原丝主要有聚丙烯腈(PAN)原丝、沥青纤维和粘胶丝,由这三大类原丝生产出的碳纤维分别称为聚丙烯腈(PAN)基碳纤维、沥青基碳纤维和粘胶基碳纤维。其中,粘胶基碳纤维因制造工艺复杂、碳化得率低 有20-30%,成本高、产量小。沥青基碳纤维尽管原料来源丰富,碳化得率高达80-90%、成本低,但强度较低致使其应用领域受限。PAN基碳纤维由于生产工艺相对简单,产品力学性能优异,用途 ,自20世纪60年代问世以来,迅速占据主流地位,占碳纤维总量的90%以上,沥青基、粘胶基的产量规模较小。因此,目前碳纤维一般指PAN基碳纤维。碳纤维,轻量化工业的利器。
碳纤维可以按照原丝类型、纤维形态、丝束规格、生产工艺、力学性能等标准进行分类,其中常用的三大分类维度是原丝类型、丝束规格和力学性能。按照原丝类型可分为聚丙烯腈(PAN)基、沥青基、粘胶基等;按照丝束规格可分为大、小丝束;按照力学性能可分为标模、中模和高模。用碳纤维做小产品和大产品的难度完全不同。20世纪60年代,碳纤维被美、日等国广泛应用于航空航天领域,发挥了重要的作用,碳纤维及其生产技术也成为了西方国家对我国严格禁运的重要技术。在严峻的环境下,我国科学家并未放弃,大力创新自主研发攻关。中国石化上海石化联合多所高校、科研院所、企业,走出了一条以企业为主体的“产、学、研、用”相结合的协同创新之路,于2018年取得重大突破,成功开发出48K大丝束碳纤维的聚合、纺丝、氧化炭化成套工艺技术,所生产的碳纤维性能优异并实现低成本化。碳纤维材料,工业界的未来引擎。四川短切碳纤维材料价格
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国际大丝束碳纤维产能主要集中在美国、德国以及日本等发达国家。大丝束碳纤维生产技术和工艺流程复杂,国际市场大丝束碳纤维规模化生产起步早,工艺技术已逐步发展成熟,主要产能集中在欧美、日本等少数发达国家。根据中国化学纤维工业协会数据,2020年,在国际大丝束碳纤维市场中,美德企业市占率达到全球产能的89%以上,日本企业市占率约为10%。其中,主要大丝束碳纤维制造商为日本东丽、美国Hexcel、德国SGL、日本三菱、中国蓝星等企业。截至2020年底,在产能方面,日本东丽目前拥有全球比较大碳纤维运行产能,理论产能达到5.45万吨/年。德国SGL现有产能1.5万吨/年,是目前碳纤维运行产能第二大的公司。日本三菱碳纤维产能排名全球第三,为1.43万吨/年。Hexcel现有碳纤维产能1.02万吨/年。武汉汽车碳纤维材料厂家