碳纖維復(fù)合材料設(shè)計(jì)論文(存儲(chǔ)版)
【正文】 022MPa、模量 250GPa）和高模型（模量 300GPa 以上） 。有學(xué)者在 1981 年將 PAN 基 CF 浸泡在強(qiáng)堿 NaOH 溶液中，時(shí)間已過去20 多年，它至今仍保持纖維形態(tài)。因此，發(fā)展高性能碳纖維必須要靠我們自己。主要應(yīng)用領(lǐng)域?yàn)椋撼墒焓袌鲇泻娇蘸教旒皣李I(lǐng)域2 / 14(飛機(jī)、火箭、導(dǎo)彈、衛(wèi)星、雷達(dá)等)和體育休閑用品(高爾夫球桿、漁具、網(wǎng)球拍、羽毛球拍、箭桿、自行車、賽艇等)；新興市場有增強(qiáng)塑料、壓力容器、建筑加固、風(fēng)力發(fā)電、摩擦材料、鉆井平臺(tái)等；待開發(fā)市場有汽車、醫(yī)療器械、新能源等。但由于一些企業(yè)沒有原絲可燒，實(shí)際國內(nèi)碳纖維的總產(chǎn)量不足 40 噸/年，而且產(chǎn)品質(zhì)量不太穩(wěn)定，大多數(shù)達(dá)不到 T300 水平。經(jīng)過30多年的發(fā)展, 碳纖維的性能不斷提高, 產(chǎn)量大大增長, 工藝技術(shù)日趨成熟, 生產(chǎn)規(guī)模不斷擴(kuò)大, 成本大幅度下降。隨著我國國民經(jīng)濟(jì)的快速增長,市場對碳纖維的需求將會(huì)進(jìn)一步上升,從而給碳纖維帶來了良好的發(fā)展前景。 (4)X 光穿透性高,且為非磁性材料,并有著很強(qiáng)的電磁遮蔽性等等。 (3) 振動(dòng)衰減性高、電與熱傳導(dǎo)性高、熱膨脹系數(shù)低。碳纖維及其復(fù)合材料近年來發(fā)展十分迅速，其優(yōu)良的特性和特殊的功能為航天航空、現(xiàn)代國防、新型建材、汽車機(jī)械制造、輕紡化工及體育運(yùn)動(dòng)、休閑用品等各經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域的高新技術(shù)產(chǎn)品的發(fā)展提供了新的應(yīng)用材料。此外, 人們還研究了氣相生長法碳纖維。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，目前，我國已有 12 家生產(chǎn)規(guī)模大小不一(5～800 噸／年)的 PAN 基碳纖維生產(chǎn)廠家，合計(jì)生產(chǎn)能力為 1310 噸／年，產(chǎn)品規(guī)格為 1K、3K、6K、12K。我國碳纖維的需求量已超過 3000 噸/年，2022 年將突破 5000 噸/年。即使對我國解除了禁運(yùn)，開始也只能是通用級(jí)碳纖維，而不會(huì)向我們出售高性能碳纖維技術(shù)和設(shè)備。與傳統(tǒng)的玻璃纖維(GF)相比，楊氏模量是其 3 倍多；它與凱芙拉纖維(KF49)相比，不僅楊氏模量是其 2 倍左右，而且在有機(jī)溶劑、酸、堿中不溶不脹，耐蝕性出類拔萃。通用型碳纖維強(qiáng)度為 1000 兆帕（MPa） 、模量為 100GPa 左右。 碳纖維是軍民兩用新材料，屬于技術(shù)密集型和政治敏感的關(guān)鍵材料。（2）設(shè)備落后我國碳纖生產(chǎn)設(shè)備落后, 自動(dòng)化程度低,勞動(dòng)強(qiáng)度大, 生產(chǎn)環(huán)境差, 而發(fā)達(dá)國家的封鎖又使我國無法引進(jìn)國際上的一、二流設(shè)備,影響了生產(chǎn)水平的提高。（1）聚丙烯腑基碳纖維碳纖維用PAN原絲。到21世紀(jì), 生產(chǎn)工藝已分化為美國為代表的大絲束碳纖維工藝和日本為代表的小絲束碳纖維工藝, 小絲束的生產(chǎn)追求高性能化。預(yù)氧絲在惰性氣體保護(hù)下通過碳化爐（13001600℃） ，在此溫度下，預(yù)氧絲中的非碳元素如 N、H、O 等從纖維中排出去。（2）設(shè)備落后。通過這次設(shè)計(jì)加強(qiáng)了對自身專業(yè)知識(shí)的掌握能力。因此，形成產(chǎn)業(yè)規(guī)模降低成本，才能具有更強(qiáng)的競爭力。（1）PAN原絲質(zhì)量不過關(guān)，碳纖來源大部分依賴進(jìn)口。PAN 纖維絲線性高分子，耐熱性差，高溫下熱處理會(huì)分解，得不到碳纖維。目前世界上最大的抗燃、耐熱PAN預(yù)氧化纖維生產(chǎn)廠家是德國SGL集團(tuán)和美國ZOLTEK公司, 其產(chǎn)量皆超過2022t/a, 各占世界總產(chǎn)量的1/3；日本帝人所屬的東邦公司產(chǎn)能達(dá)500t/a；旭化成公司約有的250t/a產(chǎn)能。第 2章 設(shè)計(jì)過程制備碳纖維的前驅(qū)材料很多, 可以用粘膠纖維、瀝青、聚丙烯氛、聚乙烯醉、木質(zhì)素、聚抓乙烯、酚醛樹脂、聚苯并唾哇等為原料。目前在祖國大陸還沒有一個(gè)年產(chǎn) 100t 的規(guī)?；祭w維工廠，大多還處于中試放大階段。用量最大的是聚丙烯腈 PAN 基碳纖維。碳纖維的軸向強(qiáng)度和模量高，無蠕變，耐疲勞性好，比熱及導(dǎo)電性介于非金屬和金屬之間，熱膨脹系數(shù)小，耐腐蝕性好，纖維的密度低，X 射線3 / 14透過性好。 “十一五”期間，我國又啟動(dòng)了相關(guān)“973 計(jì)劃” 。碳纖維在我國大有發(fā)展前途，但應(yīng)總結(jié)滌綸等化纖發(fā)展的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，避免盲目發(fā)展，實(shí)現(xiàn)健康發(fā)展。 隨著近年來我國對碳纖維的需求量日益增長，碳纖維已被列為國家化纖行業(yè)重點(diǎn)扶持的新產(chǎn)品，成為國內(nèi)新材料行業(yè)研發(fā)的熱點(diǎn)。我國對碳纖維的研究開始于 20 世紀(jì) 60 年代，80 年代開始研究高強(qiáng)型碳纖維。國防科工委和總裝備部在“十?五”規(guī)劃中，再次把高性能碳纖維列入“十?五”計(jì)劃；并在《項(xiàng)目指南》的高性能纖維中首先就是研制高性能碳纖維，充分表明碳纖維在國家的戰(zhàn)略地位和國內(nèi)市場的急需程度。正是由于碳纖維所具有的優(yōu)越性能和廣泛用途,因而在國際上被譽(yù)為第四代工業(yè)材料或稱為 21 世紀(jì)的新材料。齊 齊 哈 爾 大 學(xué)功 能 材 料 設(shè) 計(jì) （ 論 文 ）碳纖維復(fù)合材料設(shè)計(jì)班 級(jí): 無機(jī) 061 學(xué) 號(hào): 2022022059 姓 名: 王昌輝 指導(dǎo)老師: 李曉生 二零零九年五年院 系 化學(xué)與化學(xué)工程學(xué)院 專 業(yè) 無機(jī)非金屬材料工程 班 級(jí) 無機(jī) 061 姓 名 王昌輝 題 目 碳纖維復(fù)合材料設(shè)計(jì) 指導(dǎo)教師評 語
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