碳纖維被重視的原因

碳纖維是指含碳量在90%以上的高強(qiáng)度、高模量纖維。它是以化纖和石油產(chǎn)品經(jīng)特殊工藝制成的纖維。據(jù)說(shuō)，大發(fā)明家愛(ài)迪生發(fā)明世界上第一盞電燈的燈絲用的就是碳纖維。20世紀(jì)50年代初,人們?cè)趯ふ腋邚?qiáng)度、高模量、耐燃燒和抗腐蝕等新材料的時(shí)候，又重新認(rèn)識(shí)了這種被稱為“夢(mèng)幻材料”的新型纖維。美國(guó)是最早生產(chǎn)粘膠基碳纖維的國(guó)家，其后，日本研究人員發(fā)明了用聚丙烯腈（PAN）原絲制造碳纖維的新方法。使其成為當(dāng)前碳纖維工業(yè)的主流，產(chǎn)量占世界總產(chǎn)量的90%左右。1974年，美國(guó)又以瀝青為基，發(fā)明了制造碳纖維的新方法，目前高性能瀝青碳纖維仍是最好的碳纖維產(chǎn)品。這樣就形成了PAN基、瀝青基和粘膠基碳纖維三大原料體系。
 

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　　為什么碳纖維會(huì)被人們?nèi)绱酥匾暎鞘且驗(yàn)樗?ldquo;外柔內(nèi)剛”。碳素纖維質(zhì)量比金屬鋁輕，但強(qiáng)度卻高于鋼鐵，并且具有耐腐蝕、高模量的特性。既有碳材料“硬”的固有本征，又兼?zhèn)浼徔椑w維“柔”的可加工性，在國(guó)防、軍工和民用方面都是重要的戰(zhàn)略物資。這些優(yōu)越的性能，使它成為高新技術(shù)纖維領(lǐng)域頗受關(guān)注的品種之一。如把它應(yīng)用在飛機(jī)、火箭火焰發(fā)射口處，可以顯著減輕重量，提高有效載荷，改善性能，因此它是航天工業(yè)不可多得的重要結(jié)構(gòu)材料。又如用它制成輕質(zhì)、高強(qiáng)、耐熱、增強(qiáng)水泥，有不易燃燒、強(qiáng)度高出普通水泥10～20倍的優(yōu)點(diǎn)，是當(dāng)今最新的建筑用材料。此外，它在交通、體育與休閑用品、醫(yī)療、機(jī)械、紡織等各種領(lǐng)域中都得到了廣泛應(yīng)用。有人預(yù)言，21世紀(jì)將會(huì)有更多的金屬被這種“夢(mèng)幻材料”所取代。碳纖維由于其特殊的本色，身價(jià)不菲。這種纖維在國(guó)際市場(chǎng)上的售價(jià)在幾十萬(wàn)元一噸，為制造商帶來(lái)了驚人的產(chǎn)值和豐厚的利潤(rùn)。目前，世界碳纖維生產(chǎn)主要集中在日本、英國(guó)、美國(guó)、法國(guó)等少數(shù)發(fā)達(dá)國(guó)家，總產(chǎn)量達(dá)到3萬(wàn)噸/年以上。而我國(guó)目前產(chǎn)量不過(guò)百噸，主要依賴進(jìn)口。

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　　我國(guó)紡織工業(yè)“十一五”規(guī)劃綱要在談到我國(guó)產(chǎn)業(yè)用紡織品發(fā)展趨勢(shì)及我國(guó)與國(guó)際水平存在的差距時(shí)指出“我國(guó)碳纖維的開(kāi)發(fā)雖取得階段性成果，但尚未實(shí)現(xiàn)大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，仍需進(jìn)口”。據(jù)了解，我國(guó)上世紀(jì)六、七十年代就開(kāi)始了碳纖維的研究工作，經(jīng)過(guò)30多年的研究開(kāi)發(fā)，已能生產(chǎn)接近日本東麗公司T300水平的碳纖維產(chǎn)品。但其產(chǎn)品的強(qiáng)度低、均勻性、穩(wěn)定性較差，與國(guó)際先進(jìn)水平有一定差距。目前，我國(guó)每年使用碳纖維量約在3000噸左右，占世界碳纖維用量的13.6%。而且以10%－15%的速度穩(wěn)步增長(zhǎng)，市場(chǎng)潛力巨大。有資料顯示，國(guó)內(nèi)碳纖維的需求缺口較大，存在嚴(yán)重的供不應(yīng)求。如國(guó)內(nèi)PAN基碳纖維的需求量近期內(nèi)可達(dá)1300－2300噸/年，預(yù)計(jì)2010年將達(dá)5600噸。而目前國(guó)內(nèi)現(xiàn)有PAN基碳纖維的生產(chǎn)能力僅為144噸/年，且由于產(chǎn)品性能低和價(jià)高等原因，大多沒(méi)有達(dá)到滿負(fù)荷生產(chǎn)。“十五”期間引進(jìn)的年產(chǎn)400噸的碳纖維及原絲等項(xiàng)目，即使按預(yù)期順利建成并投產(chǎn)，國(guó)內(nèi)的生產(chǎn)能力仍不到需求的1/3。

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　　中國(guó)產(chǎn)業(yè)用紡織品行業(yè)協(xié)會(huì)名譽(yù)理事長(zhǎng)徐樸認(rèn)為，解決的辦法首先是研制高純度原絲，把先天性缺陷降低到最小程度。他說(shuō)，國(guó)產(chǎn)原絲和碳纖維所含堿、堿土金屬和鐵的含量比國(guó)外大得多。它們的存在不僅影響聚合和紡絲的穩(wěn)定性，而且在高溫碳化過(guò)程中逸走而殘留下孔隙，所以，聚合所用原料要純，紡絲空間應(yīng)潔凈化，所用設(shè)備應(yīng)耐腐蝕。二是擴(kuò)大生產(chǎn)線規(guī)模，除PAN原絲質(zhì)量外，擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模也是降低成本的有效途徑。國(guó)外一條碳纖維生產(chǎn)線的年生產(chǎn)能力在200噸以上，而我國(guó)至今還沒(méi)有一條百噸級(jí)碳纖維生產(chǎn)線，這也是我國(guó)工業(yè)化開(kāi)發(fā)的差距之一。為了降低生產(chǎn)成本，國(guó)外大絲束碳纖維（48K－480K）發(fā)展很快，形成了與小絲束（1K－24K）碳纖維競(jìng)爭(zhēng)市場(chǎng)的格局。而國(guó)內(nèi)目前還沒(méi)有正式的大絲束PAN原絲生產(chǎn)廠家，也就沒(méi)有大絲束碳纖維生產(chǎn)裝置與技術(shù)。三是要協(xié)同作戰(zhàn)，加強(qiáng)跨行業(yè)合作。 copyright 123456

 
　　目前，國(guó)內(nèi)研究開(kāi)發(fā)以及生產(chǎn)碳纖維的呼聲很高，發(fā)展趨勢(shì)令人鼓舞。已經(jīng)有上海、安徽、浙江、山東等地的科研單位和企業(yè)開(kāi)發(fā)生產(chǎn)。“十五”期間，國(guó)家已批準(zhǔn)在安徽蚌埠建立年產(chǎn)500噸PAN原絲和年產(chǎn)200噸碳纖維生產(chǎn)線，總投資過(guò)億元。據(jù)安徽華皖集團(tuán)辦公室周主任講，目前，引進(jìn)的設(shè)備已經(jīng)安裝完成，正在進(jìn)行調(diào)試，可望在不太長(zhǎng)的時(shí)間內(nèi)形成設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力，下游產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)也列入發(fā)展規(guī)劃中。山東省已把碳纖維列入全省十大高技術(shù)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)工程首位項(xiàng)目。山東天泰碳纖維有限責(zé)任公司作為國(guó)家計(jì)委示范工程，引進(jìn)全套國(guó)外先進(jìn)碳纖維生產(chǎn)設(shè)備，自動(dòng)化程度較高，年產(chǎn)可達(dá)400噸。公司禹連濤總經(jīng)理告訴記者，公司引進(jìn)成熟的預(yù)浸料生產(chǎn)線，產(chǎn)品以12K的T300級(jí)碳纖維為主，目前開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)多種下游產(chǎn)品，碳纖維布已經(jīng)投入生產(chǎn)。質(zhì)量不錯(cuò)，效益應(yīng)當(dāng)很好。中國(guó)產(chǎn)業(yè)用紡織品行業(yè)協(xié)會(huì)理事長(zhǎng)朱民儒說(shuō)，《紡織工業(yè)科技進(jìn)步發(fā)展綱要》已將碳纖維確定為28項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)之一。“十一五”期間，我國(guó)要在碳纖維產(chǎn)品方面實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，基本滿足國(guó)內(nèi)需求，同時(shí)，還要開(kāi)發(fā)系列化下游產(chǎn)品。 copyright 123456