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我国首个万吨级碳纤维生产基地投产
发布日期:2021-09-10     查看次数:58 次
      9月8日,中国建材集团西宁万吨碳纤维基地在西宁经济技术开发区甘河工业园区正式投产。至此,中国拥有了第一个年产万吨级碳纤维生产基地。

  中国建材西宁万吨碳纤维基地自2019年5月启动建设,技术和规模均处于国内领先地位,总占地800亩,总投资50亿元,总产能2.5万吨。其中,一期投资20.58亿元,产能1.1万吨,目前已具备满产运行条件。

  西宁项目首次实现了单线年产3000吨高性能碳纤维生产线设计和高端成套技术自主可控,拥有完全自主知识产权。该项目攻克了高档碳纤维的稳定量产化技术,是国内高档碳纤维的大规模生产基地之一,其产品主要用于大飞机机身、航空航天、风力发电、光伏新能源等领域。

  中国建材在碳纤维研发制造方面深耕了十余年,实现了高端碳纤维成套技术自主可控,荣获了2017年度国家科学技术进步一等奖。

  碳纤维简介

  1.碳纤维及其特点

  碳纤维是一种含碳量在95%以上的高强度、高模量纤维的新型纤维材料,其中含碳量高于99%的称石墨纤维。它是由片状石墨微晶等有机纤维沿纤维轴向方向堆砌而成,经碳化及石墨化处理而得到的微晶石墨材料。

  碳纤维“外柔内刚”,质量比金属铝轻,但强度却高于钢铁,并且具有耐腐蚀、高模量的特性,在国防军工和民用方面都是重要材料。它不仅具有碳材料的固有本征特性,又兼备纺织纤维的柔软可加工性,是新一代增强纤维。

  碳纤维具有许多优良性能,碳纤维的轴向强度和模量高,密度低、比性能高,无蠕变,非氧化环境下耐超高温,耐疲劳性好,比热及导电性介于非金属和金属之间,热膨胀系数小且具有各向异性,耐腐蚀性好,X射线透过性好。良好的导电导热性能、电磁屏蔽性好等。

  2.碳纤维分类

  碳纤维按原料来源可分为聚丙烯腈基碳纤维、沥青基碳纤维、粘胶基碳纤维、酚醛基碳纤维、气相生长碳纤维;按性能可分为通用型、高强型、中模高强型、高模型和超高模型碳纤维;按状态分为长丝、短纤维和短切纤维。

  按力学性能分为通用型和高性能型。通用型碳纤维强度为1000兆帕、模量为100G帕左右。高性能型碳纤维又分为高强型(强度2000兆帕、模量250G帕)和高模型(模量300G帕以上),强度大于4000兆帕的又称为超高强型,模量大于450G帕的称为超高模型。

  随着航天和航空工业的发展,还出现了高强高伸型碳纤维,其延伸率大于2%。碳纤维中用量最大的是聚丙烯腈PAN基碳纤维,市场上90%以上碳纤维都是PAN基碳纤维。

  由于碳纤维神秘的面纱尚未完全揭开,人们还不能直接用碳或石墨来制取,只能采用一些含碳的有机纤维(如尼龙丝、腈纶丝、人造丝等)为原料,将有机纤维与塑料树脂结合在一起炭化制得碳纤维。

  3.碳纤维的应用

  碳纤维是发展国防军工与国民经济的重要战略物资,属于技术密集型的关键材料,随着从短纤碳纤维到长纤碳纤维的学术研究,使用碳纤维制作发热材料的技术和产品也逐渐普及。在当今世界高速工业化的大背景下,碳纤维用途正趋向多样化。中国已经有使用长纤作为高性能纤维的一种,在要求高温,物理稳定性高的场合,碳纤维复合材料具备不可替代的优势。材料的比强度愈高,则构件自重愈小,比模量愈高,则构件的刚度愈大,正是由于兼具优异性能,碳纤维在国防和民用领域均有广泛的应用前景。

  碳纤维碳材料已在军事及民用工业的各个领域取得广泛应用,包括航天、航空、汽车、电子、机械、化工、轻纺等民用工业到运动器材和休闲用品等。碳纤维增强的复合材料可以应用于飞机制造等军工领域、风力发电叶片等工业领域、电磁屏蔽除电材料、人工韧带等身体代用材料以及用于制造火箭外壳、机动船、工业机器人、汽车板簧和驱动轴等领域。(中国化工报)
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