碳纤维复合材料生产项目可行性研究报告

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1、第一章研究背景41一、定义41碳纤维是先进复合材料最常用的也是最重要的增强体。碳纤41维是由不完全石墨结晶沿纤维轴向排列的一种多晶的新型无机41非金属材料。化学组成中碳元素含量达95%以上。41碳纤维可分别用聚丙烯腈纤维、沥青纤维、粘胶丝或酚醛纤维经41碳化制得；按状态分为长丝、短纤维和短切纤维；按力学性能分41为通用型和高性能型。通用型碳纤维强度为1000兆帕（MPa）41模量为100GPa左右。高性能型碳纤维又分为高强型（强度412000MPa、模量250GPa）和高模型（模量300GPa以上）41大于4000MPa的又称为超高强

2、型；41模型。碳纤维制造工艺分为有机先驱体纤维法和气相生长法。41机先驱体纤维法制得的碳纤维是由有机纤维经高温固相反应转41变而成。应用的有机纤维主要有聚丙烯（PAN）纤维、人造丝和41沥青纤维等。将有机母体纤维（例如粘胶丝、聚丙烯腈或沥青）41采用高温分解法在1000～3000度高温的惰性气体下制成的，其41结果是除碳以外的所有元素都予以去除。41维称气相生长碳纤维。41二、行业形势41虽然当前世界经济发展面临重重危机，但碳纤维的需求仍在升41温。除了传统的航空航天领域外，汽车、风力涡轮叶片及压力容器等4141投资XX科技产业园碳纤

3、维材料可行性研究报告41碳纤维新市场正在兴起。据相关部门预测，世界碳纤维需求每年将以41大约13％的速度飞速增长，预期2012年聚丙烯腈(PAN)基碳纤维全41球需求量将达6万吨，到2018年需求量将达到10万吨。7大碳纤维41制造商——东丽、东邦、三菱丽阳、SGL、Hexcel、Cytec和Zoltek，41已宣布计划在未来3～5年扩产78%，总投资额为87970万欧元(1341亿美元)，短期看来碳纤维会供不应求。国际碳纤维市场发展迅速，41需求量不断增长给我国碳纤维行业，提供了难得进一步发展的机遇。41但我国碳纤维行业基础薄弱，产

4、业发展需要技术、人才和资金的持续41投入，而且其应用领域对产品品质的要求非常严格。客观地说生产企41业应量力而行，整个行业也应发出明确的信息、引导企业正确投资，41使我国碳纤维产业快速健康地发展。4141成都XX新能源有限公司编制54141投资XX科技产业园碳纤维材料可行性研究报告41第二章研究内容41一、碳纤维性质41碳纤维是一种力学性能优异的新材料，41墨化处理而得到的微晶石墨材料。碳纤维的微观结构类似人造石墨，41是乱层石墨结构。它的比重不到钢的1/4，碳纤维树脂复合材料抗拉41强度一般都在3500Mpa以上，是钢的7~9倍

5、，抗拉弹性模量为41230~430Gpa亦高于钢。因此CFRP的比强度即材料的强度与其密度41之比可达到2000Mpa/(g/cm3)以上，而A3钢的比强度仅为4159Mpa/(g/cm3)左右，其比模量也比钢高。材料的比强度愈高，则构41件自重愈小，比模量愈高，则构件的刚度愈大，从这个意义上已预示41了碳纤维在工程的广阔应用前景。41综观多种新兴的复合材料41陶瓷基复合材料)的优异性能，不少人预料，人类在材料应用上正从41钢铁时代进入到一个复合材料广泛应用的时代。41二、碳纤维的产品形式及制造工艺41碳纤维有四种产品形式：纤维，布料

6、，预浸料坯，和切短纤维。41布料指的是由碳纤维制成的织品。预浸料坯是一种产品，是将碳纤维41按照一个方向一致排列，41状。切短纤维指的是短丝。按照不同的配比，这些产品和树脂一起应41用将形成碳纤维强化塑料(CFRP)。41将树脂附在纤维上可以制成压力容器和轧滚，41成都XX新能源有限公司编制64141投资XX科技产业园碳纤维材料可行性研究报告41芯儿上，然后进行塑化或硬化处理。这种方法被称为“缠绕成型法”41将布料放入一个模型中，然后用树脂浸泡，这就是所说的“树脂转注41成型法(RTM)”41加压和塑化成型而成的。将预浸料坯缠绕在

7、一个芯儿上，然后将其加41热和塑化，这就是所说的“薄片缠绕法”41高尔夫球棒和钓鱼杆。41三、产品种类411.聚丙烯腈基碳纤维41聚丙烯腈纤维制备碳纤维属于有机先驱体纤维法。即将有机纤41维在200℃——400℃氧化介质（如空气、氧、臭氧、一氧化氮、二41氧化氮、三氧化硫等）气氛中进行低温处理，纤维内部发生交联、41化、氧化脱氢、脱水、脱二氧化硫以及热分解等复杂的化学反应，41其变为热稳定型结构，41此阶段是形成纤维的稳定化过程，41℃——1500℃的惰性气氛（高纯氮）中进行高温处理，此时纤维内部41产生交联、环化、缩聚、芳构化等一系

8、列化学反应。排除其中非碳原41子，41PAN纤维分子易于沿纤维轴向取向，碳化收率（1000～1500℃）41为50～55%，41180℃附件存在塑性，便于纺丝后的改性处理和经受高温碳化处理，41这些特点使其成为迄今发展高