黑色黄金--碳纤维材料.pptx

黑色黄金-碳纤维材料大国重器02碳纤维这么点不起眼的发亮黑色线绳就是国内外航空航天武器的重要材料碳纤维武装大国重器 大国重器01碳纤维制卫星、空间站平凡的外貌，不平凡的“人生”A碳纤维简介碳纤维分类制备与性能应用及发展BCDCONCENTS目 录A碳纤维简介走进碳纤维（CF）02030104碳纤维组成是由90%以上的碳元素组成的纤维材料特性不仅具有碳材料的固有本征特性，又兼备纺织纤维的柔软可加工性原子结构碳原子结构最规整排列的物质是金刚石，碳纤维结构近乎石墨结构，比金刚石结构规整性稍差性能强度比钢大，密度比铝小，耐腐性比不锈钢强，耐高温性比耐热钢高，又能像铜那样导电主要生产商日本德国美国中国 西格里公司（SGL）等日本的东丽、东邦人造丝、三菱人造丝等三大集团占比全球75%生产能力江苏恒神股份、中复神鹰碳纤维吉林化纤集团等 卓尔泰克（ZOLTEK）、阿克苏（AKZO）、氰特（CYTEC）等发展简史主要时间节点010203041986年日本东丽公司研制成功高强中模碳纤维T10001971年日本东丽公司工业规模生产PAN基碳纤维，碳纤维的牌号为T300，石墨纤维为M401959年美国公司生产低模量黏胶基碳纤维，日本大阪工业试验所发明了基碳纤维1962年日本碳公司开始生产低模量基碳纤维（.吨/月）B碳纤维的分类碳纤维的分类方法01020304按碳纤维功能按碳纤维力学性能按制造条件和方法按碳纤维原丝类型按力学性能0102030405低弹模碳纤维标准弹模碳纤维中弹模碳纤维高弹模碳纤维超高弹模碳纤维弹性模量：200 GPa以下拉伸强度：3.5 GPa以下弹性模量：200-280 Gpa拉伸强度：2.5 GPa以上弹性模量：280-350 Gpa拉伸强度：3.5 GPa以上弹性模量：350-600 Gpa拉伸强度：2.5 GPa以上弹性模量：600 Gpa以上拉伸强度：2.5 GPa以上通用级（GP）： T300， 拉伸强度3.5 GPa高性能级（HP）：T1000， 拉伸强度7.0 GPa按碳纤维功能010203040506受力结构用CF耐焰用CF导电用CF润滑用CF耐磨用CF活性炭用CF按制造条件和方法石墨纤维碳纤维气象生长碳纤维活性炭纤维碳化温度12001500 ，碳含量95%以上石墨化温度2000 以上，碳含量95%以上气体活化法，碳纤维在6001200 用水蒸气、CO2 、空气等活化惰性气氛中将小分子有机物在高温下沉积成纤维-晶须或短纤维按原丝类型黏胶基碳纤维 聚丙烯腈基碳纤维沥青基碳纤维 聚丙烯腈基（PAN）碳纤维以有人造羊毛之称的聚丙烯腈纤维为原料。

采用特殊组分且性能优良的专用PAN基纤维PAN原丝经一系列热处理后，由有机合成纤维转化为含碳量在92以上的无机碳纤维制取碳纤维的要点是细旦化、结晶化和均质化以及生产全过程的环境洁净化聚丙烯基碳纤维性能好碳化得率较高 (5060)因此以聚丙烯腈制造的碳纤维约占总碳纤维产量的 91 1891年，美国人克洛斯和贝文发明了黏胶纤维； 1950年，Muller采用稀硫酸和硫酸盐作为凝固剂，使黏胶纤维性能得到大幅度提，奠定了近代制造高性能黏胶纤维的基础；1909年，黏胶纤维产业化，为20世纪50年代黏胶纤维的的发展创造了必要的原料条件目前主要生产黏胶纤维的原料主要有木浆型和棉浆型两种浆粕，我国主要采用棉浆型以黏胶丝为原料制碳纤维碳化得率只有 2030这种碳纤维碱金属含量低特别适宜作烧蚀材料 沥青基碳纤维分为两大类：一类是通用级，由各向同性沥青制造纤维；另一类是高性能级，由各向异性中间沥青制造纤维以沥青纤维为原料时碳化得率高达 8090成本最低是正在发展的品种 两大类PAN基碳纤维小丝束碳纤维（CT）大丝束碳纤维（LT）1. LT型碳纤维可以采用可以在国际市场自由购买的民用聚丙烯腈丝作为制造碳纤维的原丝。

2.民用聚丙烯腈丝的价格为高性能特种原丝的25，而通常原丝价格约占制备碳纤维的性能价格比远远高于CT型碳纤维 1. CT型碳纤维生产需用高性能特种原丝，原丝制备技术是关键技术2.制备技术高度保密、不肯转让，而且也不出售高性能特种原丝产品长期垄断在少数日、美公司手中，对中国严格保密21宇航级，主要应用于国防军工和高技术，以及体育休闲用品，像飞机、导弹、火箭、卫星和钓鱼杆、球杆球拍等20世纪90年代以前，都是CT型碳纤维工业级，应用于不同民用工业，包括：纺织、医药卫生、机电、土木建筑、交通运输和能源等1996年，美国在LT型碳纤维取得突破，逐渐取代了由CT型碳纤维独占的军事航空等领域后续讲解C&D制备与性能应用及发展 感谢同学们的聆听 主讲人：。