1. Композиты углеродного волокна в основном состоит из полиакрилонитрила - углеродных волокон и смолы - на основе матриц на основе на основе производительности со значительными преимуществами производительности
Carbon fiber is a filamentary carbon material, made of organic matrix fibers such as polyacrylonitrile (or asphalt, viscose) by high-temperature decomposition method under inert gas at a temperature above 1000 degrees Celsius (the result is the removal of most elements except carbon), with a diameter of 5-10 microns, and is an inorganic высокий полимер с содержанием углерода более 90%
Углеродное волокно обладает превосходными механическими свойствами, а его удельный вес составляет менее 1/4 от свойств стали. Прочность на растяжение композитов углеродного волокна обычно выше 3500 МПа, которое составляет 7 - в 9 раз больше, чем у стали. Это волокно с самой высокой специфической прочностью и самым высоким специфическим модулем среди высокопроизводительных волокон, которые в настоящее время вырабатывают в больших количествах, и обладает низкой плотностью, коррозионной стойкостью, высокой температурной стойкостью, устойчивостью к трениям, устойчивости к усталости, высокой ослаблению вибрации, высокой электрической и термической проводимости, низкой термической и влажной продействием, высоким пеном. Несагнитный, но он имеет характеристики электромагнитного экранирующего эффекта и является важным стратегическим материалом для развития национальной обороны и военной промышленности и национальной экономики. Он широко используется в военной промышленности, аэрокосмической промышленности, спортивных товарах, автомобильной промышленности, энергетическом оборудовании, медицинском оборудовании, инженерном оборудовании, транспорте, строительстве и ее структурном подкреплении.
Углеродное волокно может быть классифицировано в соответствии с различными измерениями, такими как тип предшественника, метод производства и производительность. В соответствии с типом предшественника, углеродное волокно может быть классифицировано на полиакрилонитрил (pan) - на основе, асфальт - на основе и Viscose - углеродного волокна на основе. Среди них полиакрилонитрил - углеродное волокно имеет преимущества превосходного качества готового продукта, простого процесса и превосходных механических свойств продукта. С момента своего появления в 1960 -х годах он быстро занимал основную позицию, что составляет более 90% от общего углеродного волокна. В настоящее время углеродное волокно обычно относится к PAN - на основе углеродного волокна.
Согласно количеству волокон, углеродное волокно может быть разделено на небольшие булаты и большие булаты, и в соответствии с механическими свойствами, полиакрилонитрил -, основанное на углеродном волокне на основе четырех категорий: High- тип прочности, высокий - средняя модель средней силы, высокая модель и высокая модель и высокая модель-. Маленький буксирный углеродный волокно был первоначально 1K, 3K и 6K и постепенно развивался в 12K и 24K. В основном он используется в высоких технических областях, таких как национальная оборона и военная промышленность, а также на спортивных и досуговых продуктах, таких как самолеты, ракеты, ракеты, спутники, рыболовные снаряжения, гольф -клубы, теннисные ракетки и т. Д. электромеханическое, гражданское строительство, транспорт и энергия и т. Д.
Композитные материалы из углеродного волокна состоит из матричных материалов и материалов для армирования углеродного волокна. Благодаря взаимной комплементации матричных материалов и углеродного волокна в производительности производится синергетический эффект. Комплексная производительность композитных материалов из углеродного волокна лучше, чем у исходных компонентных материалов, и соответствует различным требованиям. Композитные материалы из углеродного волокна имеют характеристики легкого веса, хороших механических свойств, гибкой конструктивной конструкции, регулируемых производительности, широких источников и низкой стоимости. Они играют важную роль в развитии национальной обороны и военных, и их широко использовались в различных самолетах, беспилотниках, ракетах, пусковых автомобилях и спутниках.
В композитных материалах из углеродного волокна материал матрицы в основном смола - на основе более 90% доли рынка. Материал матрицы разделен на две категории: металл и не - металл. Обычно используемая металлическая матрица - это алюминий, магний, медь, титан и их сплавы, а металлическая матрица не - - это в основном синтетическая смоля, резина, керамика, графит, углерод и т. Д. В настоящее время, углеродные составные материалы являются в основном смола {{7}, на основе карбона). делиться.
2. После двух волн разработки область применения продолжает расширяться
Развитие углеродного волокна произошло в 1950 -х и 1960 -х годах. Соединенные Штаты, Япония и Великобритания первыми разработали процессы производства углеродного волокна. В 1958 году Роджер Бэкон из Union Carbide Corporation в Соединенных Штатах нагрел районов в Аргоне и случайно произвел углеродное волокно. С тех пор потенциал материалов из углеродного волокна постепенно был признан. В 1960 году Ричард Миллингтон из Hithompson Fiberglass Company (США) разработал метод для увеличения содержания углерода в волокнах с рийонами до 99wt%. В 1960 -х годах японские и британские компании руководили разработкой лабораторных технологий полиакрилонитрила (PAN) - производства углеродного волокна на основе. В 1959 году Акио Шиндо из Института инженерных технологий Осака в Японии успешно произвел углеродное волокно с содержанием углерода около 55 Втт% с использованием низкого метода затрат-; Toray Industries of Japan Trial - произвела Can Carbon Fiber в 1964 году и подписала лицензионное соглашение для процесса PAN с Институтом инженерных технологий Осаки в 1970 году. W. Watt, LN Phillips и W. Johnson из Королевской авиационной корпорации Соединенного Королевства, применяемых к патенту для производства углеродного волокна, использующих Pan Sibres в 19633; Впоследствии Национальная корпорация исследований и разработок Соединенного Королевства предоставила лицензии на процесс для Rollsroyce, Morganite и Courtaulds.
Композиционная отрасль из углеродного волокна началась в 1970 -х и 1980 -х годах. В разработке технологий производства углеродных волокон Соединенные Штаты, Великобритания и Япония тесно сотрудничали. В 1970 году Торай подписал соглашение о сотрудничестве с Union Carbide Corporation в Соединенных Штатах, получив технологию карбонизации Carbide Corporation в Соединенных Штатах, а Union Carbide Corporation в Соединенных Штатах представляла собой продукцию углеродного волокна Toray. В 1971 году Toray установил 12 -й производственную линию углеродного волокна 12 - тонн и начал производить углеродное волокно T300 и запустил первый коммерческий композитный продукт из углеродного волокна - в 1972 году. Нефтяной кризис в 1973 году заставил самолета для снижения веса Fuselage, чтобы уменьшить потребление топлива. Впоследствии производители самолетов, такие как Boeing и Airbus, начали исследовать применение композитов углеродного волокна. В 1982 году Boeing 757, Boeing 767 и космический челнок начали использовать углеродное волокно T300. CFRP вошел в инженерное применение аэрокосмических сооружений, включая военные и гражданские самолеты. В 1980-х годах, с одной - производственной мощностью 1000 тонн/год, Toray в основном реализовал большую часть существующих серий продуктов, а именно ранний T300, среднесрочный T800 и T1000 и более поздний M60J. При широком применении композитов углеродного волокна в компонентах самолетов кумулятивное производство углеродного волокна Toray превысило 10 000 тонн к 1988 году.
Композиты из углеродного волокна испытали две волны спроса, первые, вызванные аэрокосмическим полем. Первая волна применения композитов из углеродного волокна появилась в 1990 -х и 2000 -х годах, когда производители гражданских самолетов успешно и постепенно использовали больше композитных материалов из углеродного волокна для производства фюзеляжей самолетов, тем самым отвечая требованиям авиакомпаний для снижения потребления топлива, сокращения выбросов CO2 и затрат на техническое обслуживание, расширение срока службы проектирования, а также инструмент для восстановления и сборку запчастей. В 1990 году Boeing использовали Boeing для основной структуры фюзеляжа CFRP 777. В 2005 году Airbus запустил проект A350 XWB, который также использовал большое количество CFRP (53WT%).
The second wave of demand for carbon fiber composites was driven by non-aerospace industries. Since the 2010s, the application of carbon fiber composites has expanded dramatically from aerospace to non-aerospace industrial uses, and is characterized by large quantities and low costs. In 2007, Zoltek cooperated with wind turbine OEM Vestas to use carbon fiber in wind turbine blades. Compared with blades made of glass fiber composites, the use of carbon fiber composites in 60-meter-long blades is expected to reduce weight by 38%, reduce costs by 14%, and extend blade life. In 2014, Toray acquired Zoltek, a world-leading supplier of large-tow (>50K) углеродное волокно, а его производство углеродного волокна увеличится до 35 000 тонн/год.