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碳纖維可以做什麼產品

發布時間:2022-12-06 15:04:38

A. 碳纖維製品有哪些

1971年,TORAY成了世界上第一人製造商,從事PAN基碳纖維的人型工業化生產,並將其產品命名為「TORAYCA」,是TORAY碳纖維的縮寫。目前,TORAY是全球生產和營銷碳纖維的領導者。
目前,全世界主要生產兩種碳纖維。一個是PAN基碳纖維以聚丙烯腈為原料,另一個是瀝青基的碳纖維,由煤、石油利合成瀝青蒸餾而成瀝青,然後再聚合成纖維。
在強度上PAN基的碳纖維要優丁瀝青基的碳纖維,因此在全世界的碳纖維生產中佔有絕對性的壓倒優勢。
1.碳纖維的生產工藝
對於碳纖維的生產工藝,當生產PAN基碳纖維的時候,被稱為「母體」的聚丙烯腈纖維首先要通過聚合和紡紗工藝加工聚丙烯腈而成。然後,將這些母體放入氧化爐中在200到300攝氏度進行氧化。另外,還要在碳化爐中,在溫度為1000到2000攝氏度間進行碳化製成碳纖維。除了常規類型的細碳纖維之外,PAN基碳纖維還包括粗纖維,被稱為「人絲束類型碳纖維」,這種粗纖維的生產成本比較低。
2.碳纖維特性
正如通常人們所說的,碳纖維比鋁還要輕比鋼還要硬,它們的比重是鐵的四分之一,比強度是鐵的十倍。通過與其它纖維的這種比較,你就可以初步了解碳纖維的特性。還有,碳纖維首先是一種物質,是由和鑽石同等材質的碳製成的。出於這種原因,另外還有在優越的抗張強度利抗拉模量,碳纖維在化學組成上非常穩定,並且具有高抗腐蝕性。碳纖維的其它特性包括高度的X射線穿透性,較高的抗化學,抗熱和抗低溫能力。
碳纖維的這些特性也就意味著他們可以被應用於很多的領域。主要的應用包括體育運動,例如高爾大球棒和釣魚桿;航空應用包括飛機元件;和工業應用。隨著工業的不斷進步,人們正在尋找很多具有新能的材料,碳纖維的需求在逐漸增長,廣泛地應用於醫療設備、壓力容器、土木工程和建築材料、能源、其它新的工業應用上。碳纖維的生產成本也在逐漸降低,加工技術趨向多元化,製造商可以按照具體的應用提供一系列的碳纖維產品。所有的這些都支撐了以工業應用為中心的新型應。
3.碳纖維的產品形式及製造工藝
碳纖維有四種產品形式:纖維,布料,預浸料坯,和切短纖維。布料指的是由碳纖維製成的織品。預浸料坯是一種產品,是將碳纖維按照一個方向一致排列,並將碳纖維或布料剛樹脂浸泡使其轉化成片狀。切短纖維指的是短絲。
按照不同的配比,這些產品和樹脂一起應用將形成碳纖維強化塑料(CFRP)。
將樹脂附在纖維上可以製成壓力容器和軋滾,將它們纏繞在一個芯兒上,然後進行塑化或硬化處理。這種方法被稱為「纏繞成型法」。
將布料放入一個模型中,然後剛樹脂浸泡,可以川米生產卡=乍和劃艇的車身部分。這就是所說的「樹脂轉注成型法(RTM)」。
飛機元件的製造是通過在高壓釜中給預浸料坯加熱,加壓和塑化成型而成的。將預浸料坯纏繞在一個芯兒上,然後將其加熱和塑化,這就是所說的「薄片纏繞法」,用這種方法可以用來製成高爾夫球棒利釣魚桿。短絲與樹脂混合可以形成混合物,經過加工後可以生產山機器元件和其它產品。
過去,預浸坯料是應用最廣泛的碳纖維形式,通過在反應釜內利用薄片纏繞法預制而成。然而,近來,隨著新的工業應用的開發,纖維纏繞成型法,混合物和其他的預制方法得到了更加廣泛的發展。像RTM這樣的成型法的應用,使得製造商可以更加有效地製成大型產品。碳纖維與最合適的樹脂及預制工藝的結合使得碳纖維的應用更加具有吸引力。
4.應用的發展
目前,各種應用占碳纖維年需求的比例如下:體育應用大約為30%,航空應用為10%,工業應用為60%。
體育應用中的三項重要應用為高爾夫球棒,釣魚桿和網球拍框架。目前,據估計每年的高爾大球棒的產量為3400萬。按照《國家利地區分類,這些高爾大球棒主要產地為美國,中國,日本和中國台北,美國和日本是高爾夫球棒的主要消費地佔80%以上。全世界40%的碳纖維高爾大球椿都是由TORAY的碳纖維製成的。
全世界碳纖維釣魚桿的產量人約為每年2000萬副,這就意味著這種應用對碳纖維有著穩定的需求。
網球拍框架的市場容量人約為每年600萬副。其它的體育項目應用還包括冰球棍,滑雪杖,射箭,和自行車,同時,碳纖維還應用在劃船,賽艇,沖浪,和其它的海洋運動項目中。
在1 992年問,航空應川中對碳纖維的需求開始有所減少,主要是受到了商業飛機業衰退的影響,但是在1995早期有得到了迅速的恢復。恢復的主要原因是由於生產效率在整體上都得到了提升,同時也開始全力生產波音777飛機,TORAY的碳纖維被用做結構材料,包括水平和垂直的橫尾翼和橫梁,這兩部分結構是如此的重要,如果他們受損,那麼整個飛機在飛行的過程中就可能墜毀。這些材料被稱為「首要的結構材料」,因為他們是如此的重要,所以對他們的質量要求是極其苛刻的。對於波音777飛機,TORAY是波音公司指定的唯一有資格的碳纖維製造商。
歐洲空客也在他們的飛機上使用了大量的碳纖維,TORAY的TORAYCA碳纖維有望將被大量地應用在他們的新型客機A380上。
在工業領域,碳纖維的應用也相當廣泛,作為材料,它們正在替代金屬和混凝土來滿足環境、安全和能源要求,在工業領域對碳纖維的需求量正在呈現上升趨勢。
在土木工程和建築領域,應用碳纖維的抗震修復和加強法是一項主要突破,正在此領域得劍更加廣泛的推廣。在鐵路建築中,大型的頂部系統和隔音牆在未來會有很好的應用,這些也將是很有前景的應用。壓力容器主要用在汽車的受壓大然氣(CNG)箱上,如圖所示,還用在救火隊員的固定式呼吸器(SCBA)上。CNG罐源於美國和歐洲國家,現在日本和其他的亞洲國家也對這項應用表現山了極大的興趣。
碳纖維的其它應川包括機器元件、家用電器、微機、及與半導體相關的設備的復合材料的生產,可以用來起劍加強,防靜電,和電磁波防護的作用,另外,在X射線儀器市場上,碳纖維的應用可以減少人體住X射線下的暴露。
隨著碳纖維成本的連續降低,和世界范同內的環保要求的提高,碳纖維開始被應用於汽車領域,將來它們會被應用做尾部沸騰器,發動機,傳動軸和燃料箱材料,在未來將有很好的前景。
5.碳纖維市場的歷史
碳纖維的全方位商業化始丁20世紀70年代,70年代是高爾大球棒和釣魚桿應用的引入和發展時期,主要是在日本。在80年代早期,碳纖維開始被廣泛地川在客機和航空飛行器上作為結構材料,主要是用在歐洲和北美。
然後,人們提高了對碳纖維的認識,開始把它當成一種高質苗的材料,並在20世紀80年代中期得到了飛速的增長。在80年代中期,空客公司開始將CFRP作為首要的結構材料應用在它們的飛機上,而且,隨著碳纖維在網球和新的體育項目的應用,碳纖維市場得劍了穩步的擴展。盡管住1991年的海灣戰爭之後,航空業的發展走向衰退,全球經濟開始停止不前,碳纖維的需求增長也趨向緩慢,白90年代中期以斤,碳纖維的工業應剛開始成為新的需求增長點。尤其是,歐洲和北美開始將碳纖維應用與壓力容器上,這種增長非常顯著,由丁1995年的神戶人地震,加快了抗震加固應用的需求。在未來,預計碳纖維的主要應用領域將側重於工業應用,而且這一需求將會穩步增加。
另外,新一帶的航天計劃和與汽下相關的應用都將促進碳纖維的工業化應用。
6.供需狀況
在2004年,常規型的碳纖維的產能約為25000 噸,其中75%由和日本相關的製造商生產。另外,低成本的粗碳纖維一被稱為「人絲束類型」的碳纖維的產量也有幾千噸,人絲束類型已經開始被用於低端的體育和工業應用中,同時也被應用於過去只有玻璃纖維才涉及的領域。
對丁碳纖維米說,通常所說的70%的宣布的產能是實際的產能。所宣布的產能通常是以標准產品類型為基礎進行計算的,但是對於碳纖維,除了具有標准強度和模量的標准產品之外,還有很多其他的根據技術特性而定的等級產品。纖維的粗度也不盡相同,因此,按照產品類型和纖維粗度來劃分,他們的產能是不同的。在生產多種產品的時候,換產會很浪費時間。因此,實際的產能通常會低於宣布的產能。
從2003到2010年按照應用和領域來劃分的全球需求和需求預測。到2010年的這段時間內,碳纖維的需求將每年增長7.5%。預計到2010年碳纖維的總需求量將達到32000噸。

B. 碳纖維在生活領域有哪些應用

1. 航空航天,飛機的外殼和內部裝備都可以用碳纖維來完成,同等強度,輕於合金,省燃料。
2. 風力發電,發電機的葉片由碳纖維+玻纖製作,電力環保,未來能源的方向之一。
3. 體育市場,高爾夫球桿身、網羽球拍、登山杖、自行車、滑雪板、溜冰鞋、釣竿、潛水氣瓶等等高檔產品都由碳纖維製作。
4. 汽車配件,外殼、車架、空氣動力學配件、座椅、內飾甚至輪轂都可以由碳纖維製作,同樣屬於高端市場。
5. 建築加固,碳纖維短切絲可以用於混凝土內,加強加固的作用
6. 流行市場,由於碳纖維可以製作出高檔感的外觀,在鞋底、袖扣、皮帶扣、高檔煙酒包裝、電子產品外殼等領域也被青睞,但用量少,都為高檔產品。
7. 音樂領域,提琴、吉他、笛、等樂器以及音箱由碳纖維製作的效果非常令人驚嘆(聽說,沒玩過)。
8. 其他: 頭盔、滑鼠墊、眼鏡架、三腳架、手錶等領域亦有應用。
PS,碳纖維領域的項目需要合作,聯絡方式請看我空間,這里不多廣告。

C. 碳纖維產品可以應用那些領域

碳纖維可加工成紡織物、氈、席、帶、紙及其他材料。傳統使用中碳纖維除用作絕熱保溫材料外,一般不單獨使用,多作為增強材料加入到樹脂、金屬、陶瓷、混凝土等材料中,構成復合材料。碳纖維增強的復合材料可用作飛機結構材料、電磁屏蔽除電材料、人工韌帶等身體代用材料以及用於製造火箭外殼、機動船、工業機器人、汽車板簧和驅動軸等。1994年至2002年左右,隨著從短纖碳纖維到長纖碳纖維的學術研究,使用碳纖維製作發熱材料的技術和產品也逐漸進入軍用和民用領域。現在國內已經有使用長纖碳纖維製作國家電網電纜的使用案例多處。同時,碳纖維發熱產品,碳纖維採暖產品,碳纖維遠紅外理療產品也越來越多的走入尋常百姓家庭。
碳纖維是軍民兩用新材料,屬於技術密集型和政治敏感的關鍵材料。以前,西方國家的巴黎統籌委員會(COCOM),對當時我國實行禁運封鎖政策,1994年3月,COCOM雖然已解散,但禁運封鎖的陰影仍籠罩在上空,先進的碳纖維技術仍引不進來,特別是高性能PAN基原絲技術,即使我國進入WTO,形勢也不會發生大的變化。因此,除了國人繼續自力更生發展碳纖維工業外,別無其它選擇。因此,國外尤其是碳纖維生產技術領先的日韓等國對中國的碳纖維材料及製品的出口一直保持相當謹慎的態度,只有為數很少的中國企業能夠與其建立合作關系,擁有其產品的進口渠道。
碳纖維的主要用途是與樹脂、金屬、陶瓷等基體復合,製成結構材料。碳纖維增強環氧樹脂復合材料,其比強度、比模量綜合指標,在現有結構材料中是最高的。在密度、剛度、重量、疲勞特性等有嚴格要求的領域,在要求高溫、化學穩定性高的場合,碳纖維復合材料都頗具優勢。
碳纖維是50年代初應火箭、宇航及航空等尖端科學技術的需要而產生的,現在還廣泛應用於體育器械、紡織、化工機械及醫學領域。隨著尖端技術對新材料技術性能的要求日益苛刻,促使科技工作者不斷努力提高。80年代初期,高性能及超高性能的碳纖維相繼出現,這在技術上是又一次飛躍,同時也標志著碳纖維的研究和生產已進入一個高級階段。

D. 碳纖維還能做什麼

可以拿來製作魚竿,還有拿來製作汽車咯

E. 碳纖維的用途

碳纖維的主要用途是製造航天航空等高技術器材,和製造先進復合材料。碳纖維是指含碳量在90%以上的高強度高模量纖維,耐高溫居所有化纖之首。用腈綸和粘膠纖維做原料,經高溫氧化碳化而成,具有耐高溫、抗摩擦、導電、導熱及耐腐蝕等特性。

碳纖維的主要用途是製造航天航空等高技術器材,和製造先進復合材料。碳纖維是指含碳量在90%以上的高強度高模量纖維,耐高溫居所有化纖之首。用腈綸和粘膠纖維做原料,經高溫氧化碳化而成,具有耐高溫、抗摩擦、導電、導熱及耐腐蝕等特性。

F. 碳纖維有哪些用途

碳纖維是一種力學性能優異的新材料,它的比重不到鋼的1/4,碳纖維樹脂復合材料抗拉強度一般都在3500Mpa以上,是鋼的7~9倍,抗拉彈性模量為23000~43000Mpa亦高於鋼。因此CFRP的比強度即材料的強度與其密度之比可達到2000Mpa/(g/cm3)以上,而A3鋼的比強度僅為59Mpa/(g/cm3)左右,其比模量也比鋼高。材料的比強度愈高,則構件自重愈小,比模量愈高,則構件的剛度愈大,從這個意義上已預示了碳纖維在工程的廣闊應用前景,綜觀多種新興的復合材料(如高分子復合材料、金屬基復合材料、陶瓷基復合材料)的優異性能, 不少人預料,人類在材料應用上正從鋼鐵時代進入到一個復合材料廣泛應用的時代。
顧名思義,它不僅具有碳材料的固有本徵特性,又兼備紡織纖維的柔軟可加工性,是新一代增強纖維。與傳統的玻璃纖維(GF)相比,楊氏模量是其3 倍多;它與凱芙拉纖維(KF-49)相比,不僅楊氏模量是其2倍左右,而且在有機溶劑、酸、鹼中不溶不脹,耐蝕性出類拔萃。有學者在1981年將PAN基CF浸泡在強鹼NaOH 溶液中,時間已過去20多年,它至今仍保持纖維形態。
碳纖維是含碳量高於90%的無機高分子纖維 。其中含碳量高於99%的稱石墨纖維。碳纖維的軸向強度和模量高,無蠕變,耐疲勞性好,比熱及導電性介於非金屬和金屬之間,熱膨脹系數小,耐腐蝕性好,纖維的密度低,X射線透過性好。但其耐沖擊性較差,容易損傷,在強酸作用下發生氧化,與金屬復合時會發生金屬碳化、滲碳及電化學腐蝕現象。因此,碳纖維在使用前須進行表面處理。
碳纖維可分別用聚丙烯腈纖維、瀝青纖維、粘膠絲或酚醛纖維經碳化製得;按狀態分為長絲、短纖維和短切纖維;按力學性能分為通用型和高性能型 。通用型碳纖維強度為1000兆帕(MPa)、模量為100GPa左右。高性能型碳纖維又分為高強型(強度2000MPa、模量250GPa)和高模型(模量300GPa以上)。強度大於4000MPa的又稱為超高強型;模量大於450GPa的稱為超高模型。隨著航天和航空工業的發展,還出現了高強高伸型碳纖維,其延伸率大於2%。用量最大的是聚丙烯腈PAN基碳纖維。
碳纖維可加工成織物、氈、席、帶、紙及其他材料。碳纖維除用作絕熱保溫材料外,一般不單獨使用,多作為增強材料加入到樹脂、金屬、陶瓷、混凝土等材料中,構成復合材料。碳纖維增強的復合材料可用作飛機結構材料、電磁屏蔽除電材料、人工韌帶等身體代用材料以及用於製造火箭外殼、機動船、工業機器人、汽車板簧和驅動軸等。
碳纖維是軍民兩用新材料,屬於技術密集型和政治敏感的關鍵材料。
50年代主要應用在火箭、宇航及航空等尖端科學,到80年代被廣泛應用於體育器械、紡織、化工機械及醫學領域。同時,隨著高性能及超高性能的碳纖維的相繼出現,它應用的范圍越來越廣,如A380、波音777、美國新型主戰坦克,碳纖維比重佔到15%以上。同時,隨著碳纖維加工技術的普及,它的應用范圍自80年代起逐漸涉及到民用方面。到目前為止,我國各種應用占碳纖維率需求比例分別為體育30%,航空10%,工業60%。

體育用碳纖維主要應用於高爾夫棒、網球拍、賽車、弓箭、跳竿、冰球棒、遊艇、賽艇、滑翔機、人力飛機、帆船桅桿、摩托車及登山用品,如登山杖、滑雪杖、攀岩頭盔等。

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