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国际碳纤维的技术核心

2014-05-14  人气:

        碳纤维属于国际高端新材料产业,目前,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市场对碳纤维的需求也在逐渐增加。在航空航天领域的传统市场,随着一些新型超大型客机和新一代喷气式客机的投入运营,碳纤维的用量将不断增加。随着世界经济的发展,机械制品对于碳纤维等高端材料的需求也在不断增长,可以说2003年之后,碳纤维迎来了飞速增长势头。海上钻井平台、汽车等领域值得期待。碳纤维除了上述优于金属材料的性质外,还具有耐腐蚀性,因此可以广泛应用于沿海钻井平台的构件,比如围栏等,而且可以减轻质量,便于现场安装,是碳纤维未来的巨大市场。另外,碳纤维在汽车领域可以替代钢材,制造CNG瓶、保险杆、底盘等汽车配件,使汽车质量降低40%以上,从而节省燃油7%,符合有效节能的未来发展优势。

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     尽管碳纤维均是有原料纤维经高温碳化而成,但根据基础原料不同可以分为三类:
1、以聚丙烯腈(PAN)为原料高温碳化形成的碳纤维为PAN基碳纤维;
2、以沥青为原料高温碳化形成的碳纤维为沥青基碳纤维;
3、以粘胶纤维原料高温碳化形成的碳纤维为粘胶基碳纤维。由于PAN基的碳纤维在强度上要优于沥青基、粘胶基碳纤维,在全世界的碳纤维生产中占有90%的比例,具有绝对性的压倒优势,因此我们下边所讨论的碳纤维行业均是指PAN基碳纤维。

     碳纤维生产的核心就生产碳纤维的生产工艺流程而言,对于碳纤维的生产工艺,当生产聚丙烯腈(PAN)基碳纤维的时候,被称为"母体"的聚丙烯腈纤维首先要通过聚合和纺纱工艺加工聚丙烯腈而成。然后,将这些母体放入氧化炉中在200到300摄氏度进行氧化。另外,还要在碳化炉中,在温度为1000到2000摄氏度间进行碳化制成碳纤维。
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  目前世界碳纤维技术主要掌握在日本的东丽公司、东邦Tenax集团和三菱人造丝集团,这三家企业技术严格保密,工艺难以外露,而其他碳纤维企业均是处于成长阶段,生产工艺在摸索中不断完善。尽管碳纤维生产流程相对较短,但生产壁垒很高,其中碳纤维原丝的生产壁垒是难中之难,具体表现在碳纤维原丝的喷丝工艺、聚丙烯腈聚合工艺、丙烯腈于溶剂及引发剂的配比等。 

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