PAN-CF的组织结构及力学性能

张力炭化可大大提高炭纤维的性能,在不同的温度下对聚丙烯腈基炭纤维进行张力炭化处理并进行高温石墨化,结果表明:PAN-CF(聚丙烯晴基炭纤维)的拉伸强度和拉伸模量随张力炭化温度的升高而增大,石墨化后,拉伸强度减小而拉伸模量增大。提高CF的张力炭化温度,可大大改善CF石墨化后的性能。CF的微晶尺寸(L_c)随张力炭化温度的升高而增大。石墨化后,L_c增加,层面间距(d_(002))大大减小;对于CF,张力炭化温度越高,L_c越大,d_(002)越小,并且CF内部的炭颗粒排列得越紧密,孔洞、皮芯结构等缺陷较少,CF性能较好。

PAN基炭纤维经济规模分析

聚丙烯腈 (Polyacrylonitrile缩写为PAN)基炭纤维市场需求旺盛 ,但由于我国PAN基炭纤维生产企业规模小、产品性能低 ,产品占领不了市场 ,企业效益欠佳。通过经济规模方法的分析 ,就国内现有技术状况和两个样本生产线 ,用工程技术法对PAN基炭纤维的经济规模进行分析 ,为我国炭纤维产业化发展提供参考。分析表明 ,国内PAN基炭纤维经济规模的起点为 2 0 0t a～ 2 75t

用SEM研究PAN原丝的表面缺陷

有机聚丙烯腈纤维（PANF）经过一系列高温热处理（HTT）转化为无机碳纤维（CF）。CF 属于脆性材料，其抗拉强度受控于各类缺陷。它的缺陷大致可分为两大类，一类是先天性缺陷，即由原丝引入；另一类是后天性缺陷，在后处理过程中引入。本文主要是用扫描电子显微镜（SEM）研究PAN原丝的表面缺陷。

蓬勃发展的CF及其CFRP产业

据预测PAN-CF将以15%的年需求量增长,主要新市场是B-777X和A-350飞机、CEMLEAR发动机、CFRP轻量化汽车、CFRTP电子消费品外壳、压力容器、土木建筑材料等。东丽近期在美扩建5×103 t/a PAN原丝和2×103 t/a PAN-CF生产线,到2020年将ZOLTEK大丝束PAN-CF产能翻番至2.4×104 t/a。Hexcel将于2018年在法兴建大型PAN原丝和PAN-CF厂,三菱丽阳2016年将扩建至1×104 t/a PAN原丝和4×103 t/a PAN-CF厂。相应的预浸料生产线也同步扩大。CFRP成型技术和复合技术不断创新,应用研究和新市场开发取得重要进展,而CFRP再生技术日趋成熟,CFRP废品回收工厂纷纷在建,为碳纤维产业的蓬勃可持续发展打下基础。

PAN基炭纤维市场需求预测

通过对市场需求预测方法的分析,就国内PAN基炭纤维市场需求特点,对未来市场进行了定性和定量预测。

聚丙烯腈(PAN)基预氧丝的炭化工艺研究

利用正交实验,探索了PAN基预氧丝的炭化工艺条件,重点讨论了升温速率、炉内气压和张力大小对最终获得的聚丙烯腈基炭纤维(PAN-CF)性能的影响,结果表明,在1000℃采用适宜的炭化工艺条件炭化时,可制得拉伸强度(σ)为2.79 GPa,拉伸模量(E)为278.8 GPa的PAN-CF。

聚丙烯腈(PAN)基预氧丝的炭化工艺研究

利用正交实验 ,探索了PAN基预氧丝的炭化工艺条件 ,重点讨论了升温速度、炉内气压和张力大小对最终获得的聚丙烯腈基炭纤维 (PAN -CF)性能的影响。研究结果表明 ,采用适宜的炭化工艺条件在 10 0 0℃炭化时 ,可制得拉伸强度为 2 79GPa,拉伸模量为 2 78 8GPa的PAN -CF。

化学滴定法分析PAN基HM炭纤维表面酸性官能团

利用化学滴定法分析阳极氧化PAN基HM炭纤维表面酸性官能团,结果发现:炭纤维表面酸性官能团随电流密度增大而明显增加,最终达到“饱和”。这将有利于进一步研究PAN基高模炭纤维氧化机理和粘结机理。

聚丙烯腈基炭纤维的组织结构及力学性能

在不同温度下对聚丙烯腈基炭纤维(PAN CF)进行张力炭化处理并进行高温石墨化。研究结果表明:在炭化过程中, PAN CF的拉伸强度在1 400 ℃时达最大值,拉伸模量则随炭化温度的升高而增大;与炭化样品相比,PAN CF石墨化后的拉伸强度减小,拉伸模量增大;随着炭化温度的升高,微晶c轴方向堆叠厚度Lc 增大,层面间距d002减小; 炭化温度为1 400℃时,PAN CF在石墨化后,内部的炭颗粒排列得非常紧密,并且孔洞、裂纹、皮芯结构等缺陷很少;当炭化温度高于1 400℃时,石墨化后PAN CF内部有大量缺陷,使PAN CF的拉伸强度大大降低。

世界高性能纤维及复合材料的最新发展与创新

当前世界高性能纤维与复合材料领域已形成美、日、欧盟、中和俄的五极格局,而新型发展国家也开始重视主要高性能纤维及其复合材料的发展。本文以聚丙烯腈基碳纤维(PAN-CF)及复合材料(CFRP)、中间相沥青基碳纤维(MP-CF)、芳酰胺纤维(ARF)、超高分子量聚乙烯(UHMWPE)等为例,全面介绍了全球高性能纤维材料领域的最新发展动态及应用实例,同时指出我国应不断创新生产工艺技术,深入开展应用研究与市场开发研究,实现高性能纤维的高效化、高性能化、低成本化生产。

聚丙烯腈原丝的结构表征

叙述了聚丙烯腈(PAN)原丝的大分子构型、超分子结构和形态结构;研究了PAN的组成、立体规整性、结晶结构、取向结构、横截面和表面形态、皮芯结构、孔隙及缺陷等对性能的影响规律;认为优化原丝工艺、提高原丝质量是制备高性能碳纤维的关键。

聚丙烯腈基碳纤维技术经济分析

综述了聚丙烯腈基碳纤维(PAN-CF)国内外市场情况。我国与发达国家的差距越来越大。对国内 PAN-CF 工业发展进行了经济分析和社会效益分析,分析了制约其成本的因素和进一步降低成本的途径和方法,为我国PAN-CF 工业发展提供参考依据。

电流热退火效应对碳纤维导热性能的影响

利用瞬态电热技术(TET)和电流热退火对聚丙烯腈基碳纤维(PAN-CF)进行原位测量,基于数值模拟方法分析实验现象。研究了退火温度对PAN-CF导热性能的影响,分析了电流热退火条件下PAN-CF的石墨化与导热性能之间的关系。在PAN-CF的退火区域,导热系数随退火温度的升高而增大,最高平均导热系数为16.27 W/(m·K),是原始平均导热系数的3.45倍。电流退火存在沿纤维轴向温度分布不均匀的现象,样品在大约中点位置燃断。燃断点的温度和导热系数最大,分别为3867 K和96.74 W/(m·K)。其中,断点导热系数比样品的平均导热系数高出6.51倍。研究表明,经电流退火后PAN-CF的石墨化程度升高,C原子的杂化效应促使材料结构缺陷密度降低,最终导致PAN-CF的导热性能提高。

我国碳纤维工业的现状及其展望

The PAN-CF has neen developed for more than 30 years in our country. The remarkable success has neen achieved. But it’s productionanility on a manufacturing scale has not neen formed till now, it is the period of demonstration and emlargement. One of the reasons is that the quality of our PAN precursor hasn’t neon reached up to standard yet. It has been short of the systematical engineer research. And the application foundation research has been detained. Compared with the international level, the time lag in about 15 years. It is an important task for us to catch up with and surpass the world’s advanced level.

国内外聚丙烯腈基碳纤维行业分析

在分析聚丙烯腈基碳纤维国内外市场现状的基础上,预测分析国内外市场供需格局。文章认为2011—2020年我国聚丙烯腈基碳纤维产业进入一个快速增长的时期,整体行业的发展重点集中在提高相关高性能PAN原丝质量、提升工艺技术和生产装备自主创新能力,积极发展碳纤维循环利用产业。

从中远期碳纤维及其复合材料市场预测看企业竞争态势与对策

预测到2030年全球聚丙烯腈基碳纤维的市场将比2015年增长3.4倍,而全球碳纤维复合材料的市场,2030年将比2015年增长约4倍,同期树脂基体将增长3.6倍。目前各相关公司都在围绕工艺技术的高效、节能、低成本和环保化开展生产技术的创新,届时中日将引领世界碳纤维及其复合材料的发展,日本东丽及我国康得集团有望成为超级领衔企业。