碳纤维增强复合材料的发展及应用
前言
碳纤维是含碳量高于90%的无机高分子纤维。其中含碳量高于99%的称石墨纤维。碳纤维的轴向强度和模量高,密度低、比性能高,无蠕变,非氧化环境下耐超高温,耐疲劳性好,比热及导电性介于非金属和
金属之间,热膨胀系数小且具有各向异性,耐腐蚀性好,X射线透过性好。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。它比重不到钢的1/4,但强度却非常强。)碳纤维增强金属基复合材料金属基复合材料与陶瓷相比,具有高的韧性和耐冲击性能,金属基多采用Al、Mg、Ni、Ti及它们的合金等其中碳纤维增强铝、镁复合材料的制备技术比较成熟。而且其耐蚀性出类拔萃,是新一代增强纤维。碳纤维广泛用于民用、建筑、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。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。一种材料正在崛起,越来越多的领域出现了它的身影,它就是我们熟悉又陌生的碳纤维复合材料。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:
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。
碳纤维与金属材料z大的不同在于,一般选定一种金属材料其强度给定的,碳纤维是一种各向异性的结构材料,平行于纤维方向与垂直纤维方向性能不同,所以碳纤维材料能够通过的铺层设计,尽可能的发挥出性能的优势。例如常见的碳纤维板,不同的铺层角度所带来的性能也是不同的。未来风力发电叶片制造中,碳纤维代替部分玻璃纤维应用于叶片、且用量逐步增加是高性能碳纤维复合材料发展的必然结果。