工程材料读书报告-高强碳纤维材料

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1、《工程材料》课程读书报告课题名称:姓名：学院：学号：指导老师:完成时间:高强碳纤维材料摘要：碳纤维已经发展成为重要的现代工业材料之一，应用领域非常广泛。文章阐述了目前国内外碳纤维发展状况和我国碳纤维存在的一•些主要问题，重点介绍了碳纤维在工业、土木建筑和交通运输等领域的应用状况及其碳纤维复合材料产品的发展并且讨论了碳纤维的发展趋势。关键词：碳纤维；发展现状；应用；发展趋势1国内外碳纤维的发展现状1.1国外碳纤维的发展现状目前世界各国发展的主要是PAN基碳纤维和沥青基碳纤维。国外PAN基碳纤维的研究与开发开始于20世纪60年代。起初，碳纤维主要川于军工和宇航，经过40余

2、年的发展，其应用领域正在向工业领域和普通民用领域扩人［1］。世界PAN基碳纤维生产厂商主要有日本Toray（东丽）、Toho（东邦）、MitsubishiRayon（三菱人造丝）,美国Hcxccl（赫克塞尔）、Amoco（阿莫科）和Zoltek（卓尔泰克）等公司。沥青基碳纤维主要生产厂商有口木MitsubishiChem（三菱化学）、Kureha（昊羽）、Donac与美国Amoco公司。在小丝束碳纤维（3K,6K和12K）方面，Toray^Toho与MitsubishiRayon等3家公司己形成垄断，其产能分别达到9100、5600和4700t/a,占世界总产能的31

3、.6%、19.5%和16.3%。人丝束碳纤维的主要生产国是美国、徳国与口木，产能情况如表1」所示［2］,其产最大约是小丝束碳纤维产量的33%左右。表1.1世界人丝束碳纤维产能情况t/a生产商产能美国AKZO-Fortafil（阿克苏-福坦菲尔）3500Zoltek1800Aldila（阿尔迪拉）1000徳国SGL（爱斯奇爱尔）190（）H本Toray300总计9500近年來，大丝束碳纤维获得飞速发展，世界上过去不生产大丝束碳纤维的一些碳纤维牛产厂也纷纷打算牛产大丝束碳纤维或已开始生产大丝束碳纤维，最典型的当推Toray公uj；同时，国外已经通过利用与电磁辐射有关的等离

4、了技术由完全和部分稳定的碳纤维原丝来生产碳纤维；并且把纳米技术也应用在碳纤维上，研制出纳米碳纤维，CarbonNanotechnologiesInc.（Houston,TX）、Materials&ElectrochemicalResearchCorp.（Tucson,AZ）和口本MitsubushiChem与Toray等计划大规模生产纳米碳纤维［3］。1.2我国碳纤维发展现状从20世纪70年代中期开始，经过30余年的发展，我国碳纤维从无到有，从研制到生产取得了一定的成绩，但总的来说，我国碳纤维的研制与生产水平还较低，目前仅相当于国外20世纪70年代中、末期水平［4］。

5、1.2.1PAN基碳纤维我国PAN基碳纤维的开发研制已有30多年历史。2（）世纪6（）年代初，吉林应用化学研究所已着手于PAN基碳纤维的研究，7（）年代初已完成连续化屮试装置。其示，上海合成纤维研究所、中国科学院山西煤化所等单位也开展研制工作，并于80年代中期通过了中试。我国碳纤维生产先后建成了从年产几百千克到年产几吨的小试装置和几十吨的中试生产装置，起步不晚，但发展缓慢，总牛产能力还不及发达国家或地区的一家公司见表1.2［5,6］。表1.2世界各大PAN基碳纤维公司2002-2004年的产能t/a生产公司生产能力口本Toray9100（小丝束）H本Toho5600（

6、小丝束）II木Mitsubishirayon4700（小丝束）美国Hexcel2000（小丝束）英国Amoco1900（小丝束）中国台湾台湾工程塑料公司1750（小丝束）美国AKZO-Fortafil3500（大丝束）美国Zoltek180（）（人丝束）美国Aldila1000（大丝束）徳国SGL19001（大丝束）2002年国内PAN基碳纤维需求量约为2235t，其中体育休闲领域需求量为1935（,山87%；一般产业需求量为250（,占11%；军工领域需求量为50t,仅占2%［4］。2003年3月10H,英国AMEC/ACE（艾麦克）公司与中国安徽华皖碳纤维有限公司

7、关于年产量分别为PAN原丝500t、碳纤维200t（均以12K计算）的技术转让合同在上海正式签约，预期2005年初木项bl投产，这将极人地推动我国碳纤维的发展。1.2.2沥青基碳纤维世界沥青基碳纤维的牛产能力较小，国内沥青基碳纤维的研究和开发较早，但在开发、生产及应用方面与国外相比有较人的差距见表1.3。表32002—2004年世界沥青基碳纤维的生产厂家及产能［1,6］品种国家或公司产能/（t・a-l）强度/MPa模ffi/GPa通用型碳纤维中国45068641Donac30068634Kureha900590〜98030〜33Niffobo开发中6