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碳纤维制品加工工艺及前景探讨

文章出处:网络责任编辑:编辑人气:发表时间:2018-04-23【

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  碳(C)纤维被用于航天军工、体育用品、汽车工业产品(Product)方面已广为人知,随着碳纤维大丝束的发展及碳纤维价格的下降(descend),一些新的市场正迅速发展。目前碳纤维已被列为国家化纤行业重点(zhòng diǎn)扶持的新产品,成为国内新材料(Material)行业研发的热点,因此碳纤维复合材料有了很好的发展及应用前景。
  碳(C)纤维是一种纤维状的碳素材料(Material),含碳量在95%以上,通常与树脂(Resin)、金属、陶瓷(原料:非金属矿物)等基体结合作为复合材料使用,一般不单独使用,与传统金属材料相 比,碳纤维密度(单位:g/cm3或kg/m3)仅为钢材的1/5,而强度(strength)可达钢材的10倍,其中环氧(Oxygen)树脂(Epoxy resin)基碳纤维复合材料被一般应用在汽车工业、轨道交通、医疗器械、体育器材等高强 度减重结构部件,此外碳纤维材料在石油、冶炼金属、纺织等领域的应用也相当广泛(extensive)。碳纤维制品由于碳纤维拥有极高的材质特性,因此碳纤维制品的强度大,硬度高,远超过同体积同重量的金属材质。因此,碳纤维制品在航空、航海、军工等高科技工业领域有着广泛的应用。也正是因为如此,此前世界上碳纤维技术发达的国家(美国、德国、日本、韩国),对于向中国输出碳纤维产品和技术,保持着极其谨慎的态度。即使在目前,我国碳纤维以及碳纤维制品的进口,还受到发达国家的严格控制。由于国内技术能力的限制(limit),目前我国高端碳纤维材料仍依赖进口,并形成国内深加 工的现象。目前国内从事碳纤维复合材料制品的生产(Produce)厂家多达数千家,但是由于产能产量的原因,碳纤维制品仍需大量进口。据相关(related)报道显示,2014年上半年我 国碳纤维及制品进口量为5513.2吨,年进口量在一万吨左右,进口依存度依旧在高位徘徊。

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  究其原因,我国碳(C)纤维生产(Produce)及下游(比喻落后的地位)产品制造技术仍落后于美、日及其他欧美等国家。碳纤维复合材料主要是由碳元素组成的一种特种纤维,其含碳量随种类不同而异,一般在90%以上。碳纤维具有一般碳素材料的特性,如耐高温、耐摩擦、导电、导热及耐腐蚀等,但与一般碳素材料不同的是,其外形有显著的各向异性、柔软、可加工成各种织物,沿纤维轴方向表现出很高的强度。碳纤维比重小,因此有很高的比强度。碳纤维复合材料在复合材料大家族中,纤维增强材料一直是人们关注的焦点。自玻璃纤维与有机树脂复合的玻璃钢问世以来,碳纤维、陶瓷纤维以及硼纤维增强的复合材料相继研制成功,性能不断得到改进,使其复合材料领域呈现出一派勃勃生机。下面让我们来了解一下别具特色的碳纤维复合材料。目前,国内碳纤维复合材料的成型工艺主要有手糊成型工艺、缠绕成 型工艺、拉挤成型工艺、树脂(Resin)传递(transmission)模塑成型工艺和模压工艺。而树脂传递模塑成型工艺是国内碳纤维下游制造公司常用的一种成型工艺,成型后的制件性 能优良,适合年产量在5万套左右的部件。是世界上公认的低成本复合材料成型技术,该技术发展很快,并已在汽车工业上广泛采用。如公 司为中国中车集团制造的一款工字形碳纤维结构部件。该结构件长780mm,腰高42mm,腰厚6mm,腿宽52mm,经检测(检查并测试)强度(strength)远超原工字钢,且重量仅为 750g,有效减重达62%,该部件具有耐酸碱(acid-base)等腐化侵蚀 、密度小、寿命长等优点,为列车轻量化发展产生较大经济(jīng jì)效益。

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