了解碳纖維及復合材料生產技術

碳纖維分為PAN基碳纖維、粘膠基碳纖維和瀝青基碳纖維，其間PAN基碳纖維市場占有率逾越90%，其出產流程包含纖維紡絲，預氧化、碳化，復合成型和回收運用等流程。

　　原絲出產技術現狀

　　原絲的高純化、高強化、致密化以及外表光潔是制備高功用碳纖維的首要條件。在PAN基碳纖維出產中，原絲約占總本錢的50%～60%，原絲質量既影響碳纖維的質量，又制約其出產本錢。

碳纖維布

　　原絲出產包含聚合和紡絲。原絲聚合是丙烯腈和第二單體、第三單體在引發劑作用下進行共聚反應，生成PAN紡絲液。日本東麗選用AIBN(偶氮二異丁腈)作引發劑，二甲基亞砜(DMSO)作溶劑，DMSO+AIBN體系仰仗其操作安全和高質量商品，成為碳纖維丙烯腈聚合的干流方法。PAN基碳纖維原絲經過濕法和干噴濕紡紡絲技術制作。濕法紡絲是碳纖維出產遍及選用的方法，其技術老到，易工程化，所得原絲纖度均勻且纖維外表溝槽結構易于后道復合加工;干噴濕紡是將干法和濕法聯絡的新方法，可完結高品質原絲的細纖化和均質化，紡絲速度是濕法紡絲的5～10倍，是高功用原絲出產最佳方法之一。東麗、三菱麗陽，美國赫氏和韓國曉星都具有干噴濕紡紡絲技術，中國中復神鷹、中油吉化等少量公司把握干噴濕紡T700級碳纖維原絲出產技術，但商品的穩定性有待前進。

　　碳纖維的出產技術現狀

　　原絲經預氧化、碳化和后處理等技術制得碳纖維。預氧化是纖維組織結構改變的過渡期間，在確保絲條均質化的前提下，縮短預氧化時間，可以下降出產本錢。碳化是纖維亂層石墨結構的成形期間，可使纖維強度大幅提高，碳化條件操控不當會形成纖維結構中有空地、裂紋等缺點，影響碳纖維功用。石墨化即高溫下牽伸，使纖維由亂層石墨結構向三維石墨結構轉化，前進碳纖維彈性模量。

　　碳化爐是制作碳纖維的關鍵設備，國產碳化爐發熱體最高耐熱溫度1 400 ℃，而國外大規劃高溫碳化爐對中國施行出口束縛，中等規劃碳化爐報價又很高，前進了國內碳纖維的制作本錢，導致國產碳纖維市場競爭力缺少，研發高強級碳纖維出產線的國產設備迫在眉睫。

　　碳纖維增強復合材料技術現狀

　　碳纖維增強復合材料是以碳纖維及織物為增強體、樹脂為基體制成，其代表是以三維編織物為增強體，選用樹脂傳遞模塑技術(RTM)進行浸膠固化而成的三維編織復合材料。三維編織技術具有較強的仿形編織才能，可以完結凌亂結構的整體編織，常用編織技術有四步法、二步法及多層聯鎖編織技術。四步法操作靈活性強，編織物整體結構好，但編織速度較慢，對設備請求較高;二步法編織簡略，易完結自動化，適宜編織較厚制件，但其執行機構以間斷的離散方法運動;多層聯鎖編織技術編織的織物機械功用好，設備可平穩連續作業，但不易完結自動化出產。現在可滿意大而厚預制件編織需求的大型三維編織機不多，規劃與研發高水平的三維編織機仍是極力的方向。

　　三維編織完結了增強材料的整體成型，而RTM技術恰是適于整體成型的技術方法。RTM技術是將液態樹脂寫入閉合模具中滋潤增強材料并固化成型的技術方法，是挨近終究形狀部件的出產方法，底子無需后續加工。由于其效率高、能耗低、技術適應性強等長處，適合多種類、高質量的搶先復合材料加工。RTM-三維編織復合材料是完全整體結構，與傳統復合材料比較，具有較高的損害容限、強度和模量，為復合材料運用于承力結構件，特別是運用于航天航空等領域供給了廣大遠景。

　　碳纖維增強復合材料回收運用現狀

　　回收運用碳纖維可下降能耗、節約能源，首要方法有高溫熱解法、流化床分解法和超/亞臨界流體法。高溫熱解法是在高溫下使復合材料降解，回收的碳纖維力學功用下降崎嶇較大，影響碳纖維再運用，是現在僅有商業化運營的回收方法;流化床熱分解法選用高溫空氣熱流對復合材料進行高溫熱分解，通常用旋風分離器來獲得外表潔凈的碳纖維，由于受高溫、砂粒磨損的影響，碳纖維長度變短、力學功用下降，影響回收碳纖維的運用規劃;超/亞臨界法是運用液體在臨界點附近具有高活性和高溶解性等功用來分解復合材料，最大極限地保存碳纖維的初始功用，由于其一起的優越性，遭到產業界高度重視，將可能成為碳纖維首要回收方法之一，現在大都回收技術仍停留在實驗期間，商業化路程綿長。