国内外聚丙烯腈碳纤维发展概况
一、国外发展概况
1、概述
碳纤维(CF)是一种比强度、比模量高的增强和功能型新型纤维材料,是从20世纪60年代迅速发展起来的高科技产品。它具有密度低、耐热、耐化学腐蚀、耐磨擦、耐热冲击和导电、电热、抗辐射,良好的阻尼、减震、降噪等,系列综合性能,作为纤维它还有柔软性和可编织性,特别突出的是它的高比强度和高比模量两大特性,使得它被广泛应用于航空航天、国防军事等尖端领域以及高级体育用品、医疗器械等民用用途。近年来随着应用领域的技术开发,碳纤维的价格降低,使碳纤维在一般工业领域的应用取得了新的进展与突破。
制备碳纤维的前驱体有很多,可以用粘胶纤维、沥青、聚丙烯腈(PAN)、聚乙烯醇、木质素、聚氯乙烯、酚醛树脂、聚苯并噻唑等原料。得到目前为止,取得工业规模生产的仅仅有聚丙烯腈、粘胶和沥青3种,其中聚丙烯腈基碳纤维综合性能好,产量占90%以上,沥青基碳纤维在强度等性能方面稍差,但成本较低,也有一定的需求;粘胶基碳纤维生产工艺复杂,碳化率低,成本高,一般只限于军事领域高技术产品应用。
2、PAN碳纤维分类
碳纤维大致可分为通用型、高强型、高模型、高强高模型四大类。通用型碳纤维是指抗拉强度在0.6-1.2GPa,抗拉模量在30-40GPa左右,技术性能要求不高但价格要求便宜,广泛用于民用产品;高强型碳纤维的抗拉强度一般在3.0GPa以上,名牌号指标也不相同,但抗拉模量要求较高,一般在300GPa以上,但对抗拉强度要求相对较低,主要用于要求形态稳定的部件,高强高模型碳纤维对抗拉强度和抗拉模量均要
求很高,以日本东丽公司生产的M620J为例,抗拉强度达到3.92GPa,抗拉模量为588GPa.
美国将在1600℃下碳化的纤维称碳纤维,而把经过2000℃以上经过高温处理的纤维称为石墨纤维,日本则统称为碳纤维,这种碳纤维主要应用于航天领域。
3、CF发展史之回顾
1)概述地区
1959年日本人进藤昭男发明了用PAN原丝制取碳纤维的新方法,并申请了;
1962年,日本碳素公司获得实施权,月产能力为0.5吨;
1963年,英国皇家研究院的瓦特和约汉逊在预氧化和碳化过程中施加张力牵伸制得了高强度碳纤维,打通了制取高性能碳纤维的工艺流程并沿用至今.
1969年,日本碳素公司的PAN基高模量碳纤维商品化;
1969年召开的第十届碳素会议上,确高分子PAN基础碳纤维的主流地位,从此PAN基碳纤维象雨后春笋般地迅速发展起来.
1971年,东丽公司开始生产PAN基碳纤维(1吨/月),品牌为T300,M40,以后性能不断提高.其性能表如下:

1937年,东邦贝丝纶工业规模生产PAN基CF(0.5吨/月);
1982年,三菱人造丝引进美国Hitco公司PAN基CF技术;
1984年,日本东丽公司研制成功T800CF(δ=5.5GPa,E=295GPa,ε=1.8%;
1986年,台湾塑胶公司共(高雄)引进美国Hitco技术生产PAN基CF,并获得成功;
1994年,AKZO Nobel Fortafil公司大量生产大丝束碳纤维.








































