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1、材料化学课程论文聚丙烯腈基（PAN）碳纤维复合材料班级：1013241姓名：董鸿文学号：101324108碳纤维复合材料 碳纤维是一种以聚丙烯腈（PAN）、沥青、粘胶纤维等人造纤维或合成纤维为原料，经预氧化、碳化、石墨化等过程制得含碳量达90%以上的无机纤维材料。聚丙烯腈基（PAN）1 沥青基2 粘胶基3用途单一，产量单一综合性能好，便于大规模生产，占碳纤维总产量75%以上目前可制造出的碳纤维拉伸强度在3500Mpa以上，是钢的79倍。抗拉伸模量在2300043000Mpa亦远高于钢。它的比重不到钢的1/4，世界主流公司生产的PAN基碳纤维密度在1.751.93g/cm3之间。zzzzzzzz
2、z碳纤维复合材料的性能强度高密度低其他性能耐高温（2000以上），低热膨胀系数，比热容小，出色的抗热冲击性，优秀的抗腐蚀和抗辐射性能。聚丙烯腈基碳纤维的制造PAN选用的原因：1、PAN结构式迄今发展高性能碳纤维最受人瞩目先驱体2、选用PAN原因a、PAN纤维分子易于沿纤维轴取向；b、碳化收率（10001500）为50%55%;c、在脱除碳以外的杂原子时其骨架结构很少破坏;d、在180附近存在塑性，便于纺丝后的改性处理和经受高温碳化处理。I600pmIPAN链的无规则螺旋结构PAN纤维预氧化碳化石墨化PAN基碳纤维PAN碳纤维原丝微观图【1】PAN碳纤维原丝截面图【2】PAN纤维截面SEM照【3
3、】PAN碳纤维表面结构PAN碳纤维复合材料的应用碳纤维复合材料的应用1.航空航天：航天飞机、运载火箭、导弹卫星、民用商业飞机2.体育休闲：球杆球拍、箭弓、鱼竿、自行车3.能源和工业：风力发电机叶片，太阳能基板、高档汽车、建筑板材、装备制造 航空航天长征6号运载火箭欧洲空客A380美国航天飞机体育休闲高尔夫球杆捷安特XTC-ADV-SL钓鱼竿网球拍 能源和工业海洋风力发电太阳能电池板F1方程式赛车宝马碳纤维改装车 全球PAN碳纤维产业发展情况 Toray Toho Hexcel台塑集团 SGL Aksa Cytec Mitsubishi Electric Zoltek Aldila世界PAN碳纤
4、维主要生产企业设计产能（吨）20092010201120122013 小丝束 1K/3K/6K/12K/24K东丽集团1760017600176001890020800东邦特耐克丝公司1350013500135001350013500三菱人造丝公司 7400 7400 7400 7400 7400台塑集团 6150 7450 8750 8750 8750赫氏公司 4750 4750 5500 7000 7000氰特工程材料公司 2000 3000 3000 4000 4000土耳其Aksa公司 750 1500 3500 3500 3500印度Kemrock公司 00 400 1000 200
5、0产能合计5215057650601006780071000产量系数0.73650540335601006780071000全球主要企业PAN碳纤维产能设计产能（吨）20092010201120122013 大丝束24K/48K/50K/60K/80K/320K及以上卓尔泰克集团1300013000130001300013000德国SGL集团60006000600075009000三菱人造丝公司700700270027002700东丽集团300300300300300产能合计2000020000220002350025000产量系数0.71800018000198002115022500我国碳
6、纤维产业发展情况 我国对碳纤维的研究起步较早，始于20世纪60年代，国家863计划、973计划等均对碳纤维研制进行了支持，但进展较缓慢，产品严重依赖进口。 2000年以来，在以师昌绪院士为首的一批材料界前辈的大力推动下，我国碳纤维研发取得了长足的进步。在国内科研院所和以中国航天四院为代表的一大批企业的参与下，完成了高强中模碳纤维和基本型高模高强纤维制备技术的攻关，今后的研发重点将围绕超高强中模和更高性能的高模高强碳纤维制备技术展开。 截止2011年底，中国大陆具备500t产能以上规模、具有原丝和碳纤维制备的企业共有7家，其中有4家企业建起千吨以上产能规模。2009年，中钢集团在吉林市成立江城碳
7、纤维有限公司，投资新建2000吨碳纤维生产线及制品加工线；2009年，总投资达30亿元的碳纤维项目正式落户康平县，计划5年内建成年产1.25万吨聚丙烯腈碳纤维原丝项目、年产5000吨PAN碳纤维项目、年产360万m2预浸料生产基地。投资3.27亿元的碳纤维项目一期土建工程已基本完成，2011年初开始试生产。2009年，石油吉林石化公司和吉林化纤集团分别启动1000吨、5000吨规模的碳纤维原丝生产项目。2010年3月份，总投资51亿元的碳纤维复合材料产业化项目在三河市燕郊开发区开工建设，建成后年产碳纤维原丝1万吨、碳纤维复合材料3000吨。 2007年8月成立江苏恒神纤维材料有限公司，已投入1
8、8亿元，现有年产聚丙烯腈碳纤维3000吨、碳纤维织物1000万m2 、碳纤维预浸料100万m2和各种复合材料制品的生产能力，预计到“十二五”末期总投资将达50亿元。2010年，中复神鹰碳纤维公司通过碳纤维及关键设备研发项目的国家级鉴定，标志着我国成功实现碳纤维国产化和产业化，建成国内首台套规模最大、技术成熟的千吨级生产线。国内碳纤维研究学术机构及个人1、杨玉良，科技部“973”计划“高性能碳纤维相关重大问题的基础研究”项目首席科学家，中国科学院院士，复旦大学校长2、徐樑华，国家碳纤维工程技术研究中心主任，北京化工大学材料科学与工程学院副院长2、余木火，东华大学纤维材料改性国家重点实验室常务副主
9、任，东华大学研究院副院长杨玉良院士 碳纤维因品种和质量的不同，价格从100 多元/kg 到5 万多元/kg都有。其中，走小批量、高精尖的品种，我们不妨戏称为“贵族碳纤维”，而量大、价格相对低的碳纤维，我们则戏称为“平民化碳纤维”。中国堪称是世界碳纤维研发的“老人”，但却是产业化的“新手”，所以，对于中国众多碳纤维企业来说，探讨“平民化”之路有实质意义。总结参考文献1徐樑华：高性能PNA基碳纤维国产化进展及发展趋势J.中国材料进展，2012，31（10）：7-132陈利，孙颖，马明：高性能纤维域成形体的研究J.中国材料进展，2012，31（10）:21-293韩克清，严斌，余木火：碳纤维及其复合
10、材料高效低成本制备技术进展J.中国材料进展，2012，31（10）:30-354郭敏怡:我国高性能碳纤维产业发展现状与展望M.军民两用技术与产品，2012,2:53-585郑宁来:中国航天公司研制成功碳纤维新产品J.合成纤维，2011,40（7）:14-156贺福:研制高性能碳纤维已是当务之急J.高科技纤维与应用，2010,35（1）：14-187钱伯章:国内外碳纤维应用领域、市场需求以及碳纤维产能的进展J.高科技纤维与应用，2010,35（2）:29-338赵稼祥:世界PAN基碳纤维的生产与需求以及对发展我国碳纤维的启示J.新材料产业，2010,9:25-31谢谢谢谢观赏观赏材料化学课程论文THANKS