碳纤维的研究应用进展

    碳纤维是先进复合材料中重要的增强材料,各国对发展碳纤维都给予了高度重视。国外碳纤维在经历了90年代初期的相对稳定后,进入了一个发展的新阶段,其发展特点可归纳为以下四个方面:

(1)碳纤维进入高速发展的新时期

   80年代,上碳纤维的年增长率约为29。90年代初,随冷战的结束和军费开支的削减,碳纤维的需求量一度受到严重影响。近年来,碳纤维需求量又不断增加。国外预测,在今后几年内,碳纤维的需求量随新应用领域的开发将会成倍增长。因此,国外碳纤维主要生产公司都纷纷建立新的生产线,以扩大其生产能力。

(2)t-700将取代t-300成为主要的碳纤维品种

   日本东丽公司是上研制生产碳纤维有代表性的公司。东丽公司过去生产的t-300是应用得广泛的代表性碳纤维,已广泛应用于航空航天工业。但t-300将逐步被t-7oos所取代。东丽公司目前重点开发t-700s和m3os碳纤维。t-7oos和m30s都是不打捻碳纤维,属高强中模型,它们有较好的分散性,加工性能也较好。这两种碳纤维都有较高的效费比。

(3)碳纤维价格大幅度降低

   碳纤维价格是制约碳纤维发展的主要因素。上碳纤维生产公司都在致力于降低碳纤维价格。美国岩石山研究所(rocky mountain institute)对汽车工业应用的碳纤维作了研究分析,结论是:“当碳纤维价格降至每千克16.5美元以下时,碳纤维与钢材相比就有竞争性了”。
   美国卓尔泰克(zoltek)公司碳纤维的售价是当前上便宜的。卓尔泰克(zoltek)公司还在进一步努力,它的目标是到2000年把碳纤维价格降到每千克约11美元。美国卓尔泰克(zoltek)公司降低碳纤维价格的主要措施是降低碳纤维用的原丝成本,该公司已经掌握了用一般纺织用的丙烯腈原丝来生产碳纤维的技术,这为广泛应用碳纤维创造了条件,也为高速发展碳纤维奠定了基础。

(4)新的应用范围不断开辟

   国外预测碳纤维除了在航空航天以及体育用品进一步应用外,在近年内还将扩大开辟新的应用领域,包括土木建筑、交通运输、汽车、能源等领域将会大规模采用工业级的碳纤维。国外预测认为虽然目前宇航级的碳纤维多于一般工业用碳纤维,但1999年以后,一般工业用的碳纤维就会超过宇航级碳纤维,1997~2000年,宇航级碳纤维的年增长率估计是31,而工业用碳纤维增长率估计会达到130。