波音787飞机需耗用20多吨碳纤维。工业级碳纤维应用于不同民用工业,包括:纺织、卫生、机电、土木建筑、交通运输和能源等。
二、聚腈基碳纤维发展现况
2.1世界总况
1959年日本的进藤昭男发明了用聚腈(PAN)原丝
生产碳纤维的方法。笔者认为,在碳纤维产业化建设中,要十分注意有序发展,控制规模,规避风险。1969年,日本东丽公司研究成功特殊的单体共聚PAN基碳纤维,结合美国联合碳化物公司(Union Carbide)的碳化技术,生产出高强度、高模量碳纤维。20世纪70年代末以来,国外许多以PAN纤维为原料制造碳纤维的厂家在原料供应及碳纤维的生产、供销方面进行广泛合作与竞争,促进了PAN基碳纤维工业的长足发展。特别是进入90年代以后,由于PAN基碳纤维性能优越,应用领域日益扩展。目前世界PAN基碳纤维已进入发展旺盛的成熟期,主要表现为:
占世界小丝束碳纤维总能力的75.5%,基本控制了世界小丝束碳纤维的生产。
聚腈基大丝束碳纤维世界总生产能力为8400t/
a,福塔菲尔(Fort-afil)、卓尔泰克(Zohek)、阿尔迪拉(Aldila)、爱斯奇爱尔(SGL)等四家公司垄断了世界聚腈基大丝束碳纤维的生产。碳纤维复合材料已广泛应用于民用大飞机,欧洲空中客车A380使用复合材料达25%左右,美国波音梦幻客机B787使用复合材料达50%。其中福塔菲尔公司为3500t/a,占世界聚腈基大丝束碳纤维总生产能力的41.7%,居世界的首位。2.2 国内
我国从20世纪60年代后期开始研制碳纤维,历经近40年的漫长历程。碳纤维不仅具有碳材料的固有本征特性,又兼具纺织纤维的柔软可加工性。在此期间,由于国外把碳纤维生产技术列入禁运之列,严格控制,制约了我国碳纤维工业的发展。我国科技工作者发扬自力更生的精神,从无到有,逐步建成了碳纤维的工业雏型。20世纪70年代初突破连续化工艺,1976年在中科院山西煤炭化学研究所建成我国条PAN基碳纤维扩大试验生产线,生产能力为2t/a;20世纪80年展了高强型碳纤维的研究,
于1998年建成一条新的中试生产线,规模为40t/a。我国主要研究单位有山西煤化所、上海合纤所、北京化工大学、山东工业大学、东华大学、安徽大学、浙江大学、长春工业大学等。目前国内小规模PAN基碳纤维生产企业和科研院所共十余家,生产企业为吉化公司,生产能力100t/a;现有装置生产总能力号称300t/a,实际年产量不足100t;且产品质量不稳定,达不到T300的水平。成型工艺简单,加工速度快,可提高工作效率几倍到几十倍预浸料特性与优点幅宽可达1600mm,也可分切成75mm、150mm、300mm的预浸带。目前制约我国碳纤维发展的首要原因是PAN原丝质量不过
东莞市明轩碳纤维科技有限公司位于东莞市南城蛤地工业区,主要以碳纤维板、碳纤维管、碳纤制品的生产及CNC加工为一体的生产型企业。
碳纤维复合材料导热性差,在钻孔过程中钻头与复合材料产生大量的摩擦热,而碳纤维复合材料热导率小,热量难以在加工中排除使得切削出温度升高,加速了钻头的磨损。中国碳纤维的发展我国从1968年开始研究碳纤维,很快研究出碳纤维1#,相当于T200的水平,1976年建成中试线,那是与日本东丽公司的差距为5年。碳纤维复合材料在钻孔加工技术中必定要采取一些措施防止在加工过程中使材料发生损坏,得不偿失。