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碳纤维复合材料简介

摘要：人类发展的历史和材料发展的历史息息相关研究人类历史可以清楚地看到，人类历各方面的进步与新材料的创造、出现和应用是分不开的。本文今天来简要介绍一下碳纤维复合材料，包括它的原料、工艺

、过度产品及各方面的应用。根据产品规格的不同，碳纤维目前被划分为宇航级和工业级两类，亦称为小丝束和大丝束。碳纤维是由碳元素组成的一种增强纤维。不仅强度高，密度小，并且具有低热膨胀、高导热、耐磨、耐高位等优异性能，是一种很有发展前景的纤。这些优异的性能使得人们对它的重视到了一个很高的高度。那么接下来我就来介绍一下有关碳纤维复合材料在各方面的的一些知识。

国内外碳纤维生产现状及发展趋势

碳纤维是纤维状的碳素材料，含碳量在90%以上。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、法国、德国也都引进或开发了PAN原丝基碳纤维的生产。它是利用各种含碳的有机纤维在惰性气体中、高温状态下碳化而制得的较高纯度碳链。碳纤维具有十分优异的力学性能，是目前已大量生产的纤维中具有的比强度和的比模量的纤维，特别是在2000℃以上的高温惰性环境中，碳材料是强度不下

降的物质，是其他主要结构材料(金属及其合金)所无法比拟的。碳纤维呈黑色，坚硬，具有强度高、重量轻等特点，是一种力学性能优异的新材料，它的比重不到钢的1/4，碳纤维树脂复合材料抗拉强度是钢的7.9倍，

、高质量的碳纤维，以满足和民用产品的需求，扭转大量进口的局面，是当前我国碳纤维工业发展的迫切任务。

一、生产方法

目前，工业化生产碳纤维按原料路线可分为聚腈(PAN)基碳纤维、

沥青基碳纤维和粘胶基碳纤维三大类。碳纤维生产就是不断除去杂质元素（主要为H、N、O、K、Na），减少缺陷，净化、重整碳链的过程。编制平面部即可用于结构件，优点是制品工艺过程形态稳定，又可用于装饰品，得益于它漂亮的花纹。从粘胶纤维制取高力学性能的碳纤维必须经高温拉伸石墨化，碳化收率低，技术难度大、设备复杂，成本较高，产品主要为耐烧蚀材料及隔热材料所用；由沥青制取碳纤维，原料来源丰富，碳化收率高，但因原料调制处理复杂、产品性能较低，亦未得到大规模发展；由聚腈纤维原丝可制得

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。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。滑雪板用碳纤维增强复合材料制造的滑雪板，其特点是刚性大，耐摩擦，在转弯、斜坡和越野赛中脚底用力较小。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。随着大丝束碳纤维的广泛应用，碳纤维价格的不断降低，碳纤维在大型叶片中的应用已成为一种趋势。目前制约我国碳纤维发展的首要原因是PAN原丝质量不过