日美掌控PAN基碳纖維生產(chǎn)技術(shù)概況

PAN基碳纖維的研究和開發(fā)始于20世紀(jì)60年代，最初碳纖維主要用于軍工和宇航領(lǐng)域，經(jīng)過40余年的發(fā)展，其應(yīng)用領(lǐng)域正在向工業(yè)領(lǐng)域和普通民用領(lǐng)域擴(kuò)展。



碳纖維生產(chǎn)工藝流程長，技術(shù)關(guān)鍵點(diǎn)多，生產(chǎn)壁壘高，是多學(xué)科、多技術(shù)的集成，其中碳纖維原絲的生產(chǎn)技術(shù)更是難中之難，主要表現(xiàn)在碳纖維原絲的噴絲工藝、丙烯腈聚合工藝、丙烯腈與溶劑及引發(fā)劑的配比等。目前，世界碳纖維技術(shù)主要掌握在日本東麗公司、東邦公司和三菱人造絲公司手中，這3家企業(yè)技術(shù)嚴(yán)格保密。而美國赫克塞爾（Hexcel）、阿莫科（Amoco）和卓爾泰克（Zoltek）等其他碳纖維企業(yè)均處于成長階段，生產(chǎn)工藝還處于不斷完善階段。

●日本東麗公司

采用干濕法紡絲，以DMSO為溶劑，分別以丙烯腈／丙烯酸甲酯及丙烯腈／衣康酸為單體生產(chǎn)聚丙烯腈原絲，其原絲技術(shù)只轉(zhuǎn)讓給合作的BP-Amoco公司，另外銷售給合資法國東麗Sofical公司。東麗公司可生產(chǎn)T300-T1000、M30S-M70J系列的碳纖維，其中T1000碳纖維的拉伸強(qiáng)度比T300翻了一番，是目前性能最好的碳纖維。 內(nèi)容來自123456

●日本東邦公司

采用濕法紡絲，以ZnCl2水溶液，用丙烯腈和丙烯酸甲酯為單體生產(chǎn)聚丙烯腈原絲。

●日本三菱人造絲公司

分別采用濕法和干濕法工藝紡絲，濕法以丙烯腈、丙烯酰胺和甲基丙烯酸為單體，以DMF為溶劑生產(chǎn)原絲；干濕法以丙烯腈／甲基丙烯酸及丙烯腈、丙烯酸甲酯／甲基丙烯酸為單體，以DMF為溶劑生產(chǎn)原絲。

●美國赫克塞爾公司

以前由日本住友化學(xué)公司提供原絲，現(xiàn)已建成自己的原絲生產(chǎn)線，采用硫氰酸鈉一步法工藝。

●美國阿莫科

從日本東麗公司引進(jìn)原絲生產(chǎn)線，采用干濕法紡絲，以DMSO為溶劑，分別以丙烯腈／丙烯酸甲酯及丙烯腈／衣康酸為單體生產(chǎn)原絲。

近年來，國外對(duì)碳纖維技術(shù)開發(fā)研究集中在提高性能、降低成本方面。日本東麗公司根據(jù)先進(jìn)復(fù)合材料市場發(fā)展的需求，已決定逐步淘汰T300類碳纖維，重點(diǎn)發(fā)展拉伸強(qiáng)度為4000-5000MPa、價(jià)格與T300基本相當(dāng)?shù)奶祭w維品種，同時(shí)由于大絲束碳纖維性價(jià)比較高，也開始發(fā)展大絲束碳纖維。 123456

美國為降低碳纖維價(jià)格，推出了低成本碳纖維研制計(jì)劃。Oak Ridge國家試驗(yàn)室開發(fā)出一種新的高速氧化方法，即交聯(lián)聚丙烯腈基碳纖維加工過程，使其固有的獨(dú)特直鏈能經(jīng)受住高溫加工過程；同時(shí)還開發(fā)了一種微波等離子體裝置，組合典型獨(dú)立和有序的碳化以及石墨化過程，簡化生產(chǎn)工藝，上述工藝每千克產(chǎn)品可節(jié)省成本2.2美元。

此外，國外某些研究部門正試驗(yàn)采用聚丙烯腈外的其他材料作高性能碳纖維用原絲，包括低密度聚乙烯、高密度聚乙烯和聚丙烯等聚烯烴類高分子材料及木質(zhì)素等，或是通過改進(jìn)現(xiàn)有聚丙烯腈原絲的工藝技術(shù)，例如采用化學(xué)改性、輻照穩(wěn)定化處理等，達(dá)到降低原絲成本的目的。