碳纤维及其加工技术

商检081 杨春梅 毕业论文 毕业论文答辩ppt模板下载毕业论文ppt模板下载毕业论文ppt下载关于药学专业毕业论文临床本科毕业论文下载 摘要 碳纤维是一种以聚丙烯腈（PAN）、沥青、粘胶纤维等为原丝，经预氧化和碳化制得的含碳量90 %以上的高强、高模、耐高温的特种纤维。PAN 基碳纤维由于其力学性能优良，应用领域广泛，是当今碳纤维中的主要产品， 碳纤维及其复合材料具有高比强度、高比模量、耐高温、耐腐蚀、耐疲劳和抗蠕变等一系列优异性能,为了充分发挥碳纤维的性能,对其进行表面处理非常关键。分别介绍了碳纤维的气相氧化法、电解氧化法、液相氧化法、等离子氧化法、电聚合法、气相沉积法和表面镀层等表面处理方法,并比较了不同处理方法对碳纤维表面结构和性能的影响。碳纤维的表面处理对提高其使用性能是一个重要的保证措施,针对碳纤维不同的使用要求,应采用不同的表面处理方法。     碳纤维的这些特性也就意味着他们可以被应用于很多的领域。主要的应用包括体育运动，例如高尔大球棒和钓鱼杆；航空应用包括飞机元件；和工业应用。随着工业的不断进步，人们正在寻找很多具有新功能的材料，碳纤维的需求在逐渐增长，广泛地应用于医疗设备、压力容器、土木工程和建筑材料、能源、其它新的工业应用上。碳纤维的生产成本也在逐渐降低，加工技术趋向多元化，制造商可以按照具体的应用提供一系列的碳纤维产品。所有的这些都支撑了以工业应用为中心的新型应。本文将从碳纤维的概况、结构与形态、加工技术、性能、应用等方面介绍 关键词：碳纤维、加工 工艺 钢结构制作工艺流程车尿素生产工艺流程自动玻璃钢生产工艺2工艺纪律检查制度q345焊接工艺规程 、表面处理、材料、强度、性能、功能、工业、发展 目 录 1 碳纤维的概况 ………………………………………………………………………………1 1.1世界碳纤维的概况……………………………………………………………………………2 1.2我国碳纤维的概况……………………………………………………………………………3 1.3碳纤维的优缺点……………………………………………………………………………….4 1.4碳纤维的分类………………………………………………………………………………….4 1.4.1根据原丝类型分类…………………………………………………………………………5 1.4.2根据碳纤维的性能分类………………………………………………………………….5 1.4.3根据碳纤维功能分类………………………………………………………………………5 2碳纤维的结构和形态……………………………………………………………………… 6 3碳纤维的加工…………………………………………………………………………………. 6 3.1碳纤维的生产工艺……………………………………………………………………………. 7 3.1.1沥青制备碳纤维…………………………………………………………………………….7 3.1.2以粘胶纤维为原料制造碳纤维………………………………………………………… 8 3.1.3以聚丙烯腈(PAN)为原料制造碳纤维………………………………………………… 9 3.2碳纤维的表面处理…………………………………………………………………………… 9 3.2.1氧化处理………………………………………………………………………………………10 3.2.2 涂覆处理……………………………………………………………………………………10 3.3.3 射线、激光、等离子体处理……………………………………………………………11 3.3.4 接枝聚合表面处理………………………………………………………………………11 4 碳纤维的性能…………………………………………………………………………………12 4.1碳纤维的力学性能……………………………………………………………………………12 4.2碳纤维的物理性能……………………………………………………………………………13 4.3 碳纤维的化学性能………………………………………………………………………….16 5 碳纤维的应用………………………………………………………………………………16 5.1土木建筑…………………………………………………………………………………………17 5.2 工业上的应用…………………………………………………………………………………17 5.3 航空、汽车复合材料的应用………………………………………………………………18 5.4医疗卫生、体育用具…………………………………………………………………………18 6 碳纤维的展望…………………………………………………………………………………19 6.1 碳纤维发展过程中存在的问题及解决措施………………………………………….19 6.1.1碳纤维发展过程存在的问题……………………………………………………………20 6.1.2我国发展碳纤维产业的应对措施……………………………………………………… 20 6.2 碳纤维的发展前景………………………………………………………………………….21 7结论………………………………………………………………………………………………23 参考文献……………………………………………………………………………………………24 1 碳纤维的概述 碳纤维是一种力学性能优异的新材料，它的比重不到钢的1/4，碳纤维树脂复合材料抗拉强度一般都在3500Mpa以上，是钢的7~9倍，抗拉弹性模量为23000~43000Mpa亦高于钢。含碳量高于90％的无机高分子纤维（见彩图），其中含碳量高于99％的称为石墨纤维。碳纤维的轴向强度和模量高，无蠕变，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，耐药品性好，纤维的密度低,X射线透过性好。缺点是耐冲击性较差，容易损伤；在热强酸作用下发生氧化,与金属复合时,会发生金属碳化、渗碳及电化学腐蚀现象。为此复合前须经表面处理，包括镀镍等。 　　图一 碳纤维 碳纤维最早由美国联合碳化物公司和美国空军材料实验室于1959年投产，原丝采用粘胶纤维。1962年，日本碳公司进行了通用级聚丙烯腈基碳纤维的生产。1971年，日本东丽公司的高性能聚丙烯腈基碳纤维投产。沥青基碳纤维是日本吴羽化学工业公司于1973年投产的。联合碳化物公司生产了高模量沥青基碳纤维,1985年,美国、日本及西欧的聚丙烯腈基碳纤维年生产能力共约有7.25kt，沥青基碳纤维为1.28kt。 1.1世界碳纤维发展概况 1959年日本人进藤昭男发明了用聚丙烯腈(PAN)原丝生产碳纤维的方法。1962年，日本东丽公司开始生产，之后又积极研制用于生产碳纤维的专用优质原丝，并于1967年成功生产T300PAN--CF。同时，英国皇家航空研究所的Watt等人对PAN纤维生产进行技术改进。随后英国考陶尔公司(Courtaulds)利用这项技术开始生产高强度、高模量PAN基碳纤维。1969年，日本东丽公司研究成功特殊的单体共聚PAN基碳纤维，结合美国联合碳化物公司(UnionCarbide)的碳化技术，生产出高强度、高模量碳纤维。此后，美国、法国、德国也都引进或开发了PAN原丝及碳纤维的生产。原苏联开始主要研究以人造丝为原料制造碳纤维，后转向PAN基碳纤维。另外，印度、南斯拉夫、以色列、韩国也在以PAN原丝制取碳纤维方面开展了大量的研制工作。日本东丽公司的碳纤维研发与生产一直处于世界领先水平。20世纪70年代末以来，国外许多以PAN纤维为原料制造碳纤维的厂家在原料供应及碳纤维的生产、供销方面进行广泛合作与竞争，促进了PAN基碳纤维工业的长足发展。特别是进入90年代以后，由于PAN基碳纤维性能优越，应用领域日益扩展。目前世界PAN基碳纤维已进入发展旺盛的成熟期，主要表现为：(1)PAN基碳纤维产量急剧提高，生产规模大型化，产品价格下降；(2)PAN基碳纤维生产工艺、设备、技术不断改进，碳纤维性能不断提高，例如日本东丽公司已开发出高强型T1000系列碳纤维，其抗拉模量为295GPa，拉伸强度达7.05GPa，而其高强高模MSJ型抗拉模量达640GPa，抗拉强度为3.62GPa；(3)应用范围从少数高科技领域、军事部门扩展到整个工业民用的各个部门。 目前，聚丙烯腈基碳纤维产量约占全球碳纤维总产量的90％，生产能力约为31565t／a，其中小丝束碳纤维约为23165t／a，占73.4％，大丝束碳纤维约为8400t／a，占26.6％。日本有三家大公司从事碳纤维的生产、研究和开发，东丽公司、东邦人造丝公司和三菱人造丝公司是世界著名的碳纤维生产企业，日本东丽、东邦和三菱三家公司的高性能小丝束碳纤维生产能力合计为17500t／a，占世界高性能小丝束碳纤维总能力的75.5％，基本控制了世界高性能小丝束碳纤维的生产。 在聚丙烯腈基大丝束碳纤维的生产方面，世界总生产能力为8400t／a，福塔菲尔(Fort-afil)、卓尔泰克(Zohek)、阿尔迪拉(Aldila)、爱斯奇爱尔(SGL)等四家公司垄断了世界聚丙烯腈基大丝束碳纤维的生产。其中福塔菲尔公司为3500t／a，占世界聚丙烯腈基大丝束碳纤维总生产能力的41.7％，居世界的首位。 美国是碳纤维生产大国，更是消费大国，世界碳纤维40％以上的市场在美国。美国1996年碳纤维生产能力约为4 500t，其中卓尔泰克(ZOLTEK)公司1997年在美国德克萨斯州的亚平伦城和匈牙利的布达佩斯附近建了5条碳纤维生产线，1997年的总生产能力达3 000t左右，一跃成为世界上生产碳纤维的最大集团之一。 目前，美国正在开发碳纤维复合材料的五大新市场，即清洁能源车辆、土木建筑工程、近海油田勘探和生产、风力发电机大型叶片、高尔夫球杆和球拍。这是推动美国和世界碳纤维复合材料大发展的动力。随着碳纤维生产规模的扩大和生产成本的下降，在增强木材、机械和电器零部件、新型电极材料乃至日常生活用品中的应用必将迅速扩大。 除日美之外，德国、英国和韩国也具有一定碳纤维复合材料生产能力。据预测，今后10年世界碳纤维及复合材料需求量将稳定高速增长。 1.2  国内碳纤维发展概况 我国从20世纪60年代后期开始研制碳纤维，历经40多年的漫长历程。在此期间，由于国外把碳纤维生产技术列入禁运之列，严格控制封锁，制约了我国碳纤维工业的发展。我国科技工作者发扬自力更生的精神，从无到有，逐步建成了碳纤维的工业雏型，20世纪70年代初突破连续化工艺，1976年在中科院山西煤炭化学研究所建成我国第一条PAN基碳纤维扩大试验生产线，生产能力为2t／a；20世纪80年代开展了高强型碳纤维的研究，于1998年建成一条新的中试生产线，规模为40t／a。“九五”以来，我国碳纤维的发展经历了规模不大的技术引进及碳纤维民用制品领域的拓展，在生产规模及产品应用方面取得了一定的进步。一些高等院校，如北京化工大学、安徽大学、中山大学等也相继开展了CF研究。 面对国外在技术、设备、品种和性能等方面激烈竞争、迅速发展的局面，我国碳纤维生产尚处于起步阶段，与国外相比有很大差距，无论产量、质量均不能满足市场发展需求。目前国内小规模PAN基碳纤维生产企业和科研院所共十余家，最大生产企业为吉化公司，生产能力100t／a；现有装置生产总能力号称300t／a，实际年产量不足100t。目前制约我国碳纤维发展的首要原因是PAN原丝质量不过关，其它原因还有生产技术及设备等。 碳纤维已被列为国家化纤行业重点扶持的新产品，研制生产高性能、高质量的碳纤维，满足军工和民用产品的需求，扭转大量进口的局面，是我国碳纤维工业发展亟待解决的问题。近期国内有多家企业拟建或正在建设碳纤维生产装置，如安徽蚌埠灯芯绒集团与华源集团合作建设安徽华皖碳纤维有限期500t／aPAN原丝和200t／a碳纤维工程，总投资超过2亿元，PAN原丝采用亚砜一步法，技术由国外引进，产品以12K的T300级碳纤维为主导产品，并准备引进成熟的预浸料生产线。华皖碳纤维公司二期建设规模将使碳纤维产量达到400t／a，下游产品亦列入规划。此外，山东、浙江、广西等地也有拟建碳纤维生产线的 计划 项目进度计划表范例计划下载计划下载计划下载课程教学计划下载 。 到２０世纪末，日本生产碳纤维的三大厂商——东丽集团、东邦人造丝和三菱集团的产能分别为７３００吨／年、５１００吨／年和３４００吨／年，合计为１５８００吨／年，占全球同级碳纤维产能约３／４。美国Ｈｅｘｃｅｌ和阿莫科公司也在积极发展碳纤维生产，两公司产能之和为３８５０吨／年，美国的碳纤维产能占世界第二位。 1.3碳纤维的优缺点(如表1.1) 碳纤维作为一种新型的纺织材料,具有很多常规纤维无法比拟的优点,当然,它也存在很多缺点,制约着碳纤维的快速发展。 表1.1 碳纤维的优缺点 优点 缺点 重量轻、高强度、高模量 耐冲击性差 耐几千度的高温 在空气中超过400‘C 会被氧化 耐化学药品、减震 价格较高 1.4 碳纤维的分类 当前国内外以商品化的碳纤维的种类很多，一般可以根据原丝的类型、碳纤维的性能和用途进行分类。 1.4.1根据原丝类型分类如下： 1)聚丙烯腈（PAN）基碳纤维 2）粘胶基碳纤维 3)沥青基碳纤维 4）木质素纤维基碳纤维 5）其他有机纤维基碳纤维 1.4.2 根据碳纤维的性能分类如下： 1）高性能碳纤维：高强度碳纤维、高模量碳纤维、中模量碳纤维等 2）低性能碳纤维：耐火纤维、碳资纤维、石墨纤维等 1.4.3根据碳纤维功能分类: 1)受力结构用碳纤维 2)耐焰碳纤维 3）活性碳纤维 4）导电用碳纤维 5）润滑用碳纤维 6）耐磨用碳纤维 2 碳纤维的结构和形态 碳纤维主要是由碳元素组成的一种特种纤维，其含碳量随种类不同而异，一般在90%以上。碳纤维具有一般碳素材料的特性，如耐高温、耐摩擦、导电、导热及耐腐蚀等，但与一般碳素材料不同的是，其外形有显著的各向异性、柔软、可加工成各种织物，沿纤维轴方向表现出很高的强度。碳纤维比重小，因此有很高的比强度。 　　碳纤维是由含碳量较高，在热处理过程中不熔融的人造化学纤维，经热稳定氧化处理、碳化处理及石墨化等工艺制成的。 　　碳纤维是一种力学性能优异的新材料，它的比重不到钢的1/4，碳纤维树脂复合材料抗拉强度一般都在3500Mpa以上，是钢的7－9倍，抗拉弹性模量为23000－43000Mpa亦高于钢。因此CFRP的比强度即材料的强度与其密度之比可达到2000Mpa/(g/cm³)以上，而A3钢的比强度仅为59Mpa/(g/cm³)左右，其比模量也比钢高。 碳纤维是一种以聚丙烯腈（PAN）、沥青、粘胶纤维等为原丝，经预氧化和碳化制得的含碳量90 %以上的高强、高模、耐高温的特种纤维。PAN 基碳纤维由于其力学性能优良，应用领域广泛，是当今碳纤维中的主要产品，产量占全球所有碳纤维总产量的90 %。目前，世界PAN 基碳纤维总产量近4 万t，日本东丽、东邦和三菱人造丝等3 家公司的产量占其中的75 %。碳纤维生产用的PAN 原丝的纺丝工艺有干纺、湿纺和干湿纺三种，目前应用较多的是湿纺和干湿纺。原丝经200～300 ℃的预氧化制成预氧化纤维，然后经900 ℃的低温碳化和1500 ℃的高温碳化，再经过表面处理和上浆制成碳纤维。碳纤维根据不同应用，分小丝束（1～24 K） 和大丝束（48～480 K）。常见的通用级碳纤维T300 的拉伸强度为3.53 GPa。目前，新一代碳纤维有T700、T800 、T1 000，最高拉伸强度达到7.02 GPa，模量为296 GPa。 3.碳纤维的加工 3.1碳纤维的生产工艺 碳纤维由沥青纤维、聚合纤维（如聚丙烯腈）或含碳气体制成。由沥青和聚合物纤维制备的碳纤维已实现商业化，而含碳气体制备的碳纤维尚未实现商业化生产；前者有短纤维和连续纤维两种现实，后者仅以短纤维的形式出现。沥青和含碳气体制备的碳纤维比聚合物制备的碳纤维石墨化程度高，因此他们的热导率更高，电阻更低，同是原材料的成本也比聚合物制备纤维低得多。然而市场上聚合物市场的碳纤维占主导地位，因为他们综合了机械性能优良和成本合理两方面的优点、与此相反，尽管高度石墨化的沥青碳纤维具有高的拉伸模量、热导率和低电阻，但价格昂贵，当产量增加时，沥青基碳纤维的价格可望下降。 沥青和聚合物制备纤维实际上是指沥青或聚合为的高温热解，通过加热实现。热解类似碳化，以形成碳。与之相反，含碳气体制备碳纤维指的是碳催化。同样经历高温过程，沥青优于聚合为之处在于它的碳收率更高 3.1.1沥青制备碳纤维 用作碳纤维母体的沥青可以是石油沥青、煤焦油沥青或是其他沥青。一般而言，煤焦油的芳香度高于石油沥青。煤沥青中苯和不溶喹啉的含量比其他沥青高的多。不溶喹啉含量高意味着材料具有较高的固体含量，这些固体碳粒在以后的沥青热加工过程中会加速碳焦的形成，并导致挤压和热处理过程中纤维的断裂。因此尽管石油沥青芳香度低于煤沥青，但他们作为碳纤维的母体更具有吸引力。 沥青是热塑性材料，因此遇热熔融，熔体可以纺丝成为沥青纤维。为形成碳纤维，沥青纤维必须加热到1000℃以上进行高温热解，而且在碳化过程必须保持形态稳定，因此沥青纤维必须要首先经过不熔化处理。不熔化处理就是使沥青不熔融的处理过程，亦即将其加热到250—400℃在空气中氧化的过程。如果要求纤维具有高模量，高热传导率或低电阻的性质，那么在惰性气体中环境中经过1000℃以上的高温碳化后，最好继续在2500℃以上的高温下继续石墨化处理。石墨化稳定越高，最终制得纤维石墨化程度越高。高强度的HT型碳纤维经过碳化即可形成，而高模量的HM型碳纤维必须经过石墨化后才能形成。如果使用各向同性沥青作为母体，则石墨化处理必须要在纤维受拉伸的状态下进行。这个成本颇高的加工过程称为拉伸石墨化处理，它有助于改善纤维中的优化取向。另一方面，如果各向异性的沥青作为母体，可以不必采用拉伸，因为各向异性沥青本身即有大分子的优化取向。 在350—450℃下加热数小时后，各向同性沥青就可以转化成各向异性沥青。各向异性是由于一种那个称之为中间相的存在。这种所谓的中间相的沥青是各向同性的沥青和中间相的多相混合物。各向同的部分在吡啶中溶解，而中间相由于相当分子质量高因而不溶解。随着中间相成份增加，沥青的粘度增加，因此沥青形成纤维过程中，需要更高的温度。当中间相受热时，其相对分子质量增加，交联发生，液体最终转化为固体碳焦。这种固化过程在碳纤维的纺丝过程中必须避免。因而由于中间相沥青的两相之间存在密度差，结果引起中间相球粒的沉淀。虽然通过搅拌沥青能减少沉淀，但还是会使从沥青中获取纤维变得困难。因此中间相的存在具有正反两方面的作用。尽管如此，中间相沥青对生产高性能沥青基碳纤维仍然很重要。 从各向同性沥青中备制中间相沥青，指的是在350—450℃下的热处理过程。 3.1.2以粘胶纤维为原料制造碳纤维 制作纤维素基碳纤维时用粘胶纤维为原料.粘胶纤维是一种再生纤维素纤维,它不经熔融可分解成碳的残渣,是工业上最早被用作碳纤维原丝的纤维.其生产过程如下: ①原丝制备，聚丙烯腈和粘胶原丝主要采用湿法纺丝制得，沥青和酚醛原丝则采用熔体纺丝制得。制备高性能聚丙烯腈基碳纤维需采用高纯度、高强度和质量均匀的聚丙烯腈原丝，制备原丝用的共聚单体为衣康酸等。制备各向异性的高性能沥青基碳纤维需先将沥青预处理成中间相、预中间相（苯可溶各向异性沥青）和潜在中间相（喹啉可溶各向异性沥青）等。作为烧蚀材料用的粘胶基碳纤维，其原丝要求不含碱金属离子。 ②预氧化(聚丙烯腈纤维200～300℃)、不熔化（沥青200～400℃）或热处理(粘胶纤维240℃),以得到耐热和不熔的纤维,酚醛基碳纤维无此工序。 ③碳化,其温度为：聚丙烯腈纤维1000～1500℃,沥青1500～1700℃,粘胶纤维400～2000℃。④石墨化,聚丙烯腈纤维为2500～3000℃,沥青2500～2800℃,粘胶纤维3000～3200℃。 ⑤表面处理，进行气相或液相氧化等，赋予纤维化学活性，以增大对树脂的亲和性。 ⑥上浆处理,防止纤维损伤,提高与树脂母体的亲和性。所得纤维具有各种不同的断面结构（见图）。 图二 碳纤维的断面结构 3.1.3以聚丙烯腈(PAN)为原料制造碳纤维 聚丙烯腈制作碳纤维的整过程包括：安定化、碳化、石墨化及其表面处理等过程。聚丙烯腈碳纤维制作的第一步为安定化，聚丙烯腈共聚合丝在拉伸后，先在200-300℃的温度下氧化成安定的尺寸；继而碳化，高分子结构在800℃下大转变成连续碳六边形环状结构。在加热期间除碳素外，大部分的其他元素皆被除去，切碳晶沿着纤维长度顺向排列，在超过2000℃高温处理后，碳纤维晶粒尺寸增加，且顺着晶核增加。最后经表面处理，以提高纤维的集束性和附着行。 纤维晶核的大小，结晶方向、空洞和不纯度等都会影响纤维的性能。 3.2碳纤维的表面处理 碳纤维及其复合材料具有高比强度、高比模量、耐高温、耐腐蚀、耐疲劳和抗蠕变等一系列优异性能,为了充分发挥碳纤维的性能,对其进行表面处理非常关键。分别介绍了碳纤维的气相氧化法、电解氧化法、液相氧化法、等离子氧化法、电聚合法、气相沉积法和表面镀层等表面处理方法,并比较了不同处理方法对碳纤维表面结构和性能的影响。碳纤维的表面处理对提高其使用性能是一个重要的保证措施,针对碳纤维不同的使用要求,应采用不同的表面处理方法。 3.2.1 氧化处理 （一 ）气相氧化法 使用的氧化剂有空气。氧气和空气、臭氧等含氧气体。氧化处理后，碳纤维表面积增大，官能基团增多，可以提高复合材料界面的粘接强度和材料的力学性能。 通过氧化性气体的部分氧化而改变表面。代表性的有：在空气中氧化处理。如把碳纤维在450℃下空气中氧化10min。空气氧化对碳纤维力学性能有许多解释，并已证明它依赖于进行氧化的实验条件。高温氧化或急速氧化会使碳纤维表面显著的起凹坑而降低碳纤维的复合材料的力学性能。用BET（N2）对碳纤维表面积的测量表明，氧化处理先使表面积迅速增加，然后缓慢下降。从表面形态理论看，表面积增加ILSS提高，表面积变小ILSS也下降。前者是由凹坑的形态所致，而后者是由于凹坑合并成沟槽所致。氧化处理是碳纤维复合材料的层间剪切强度提高，是由于表面积和表面基团的增加而提高界面粘接性能的。在600℃以上对石墨纤维进行臭氧处理也能提高粘接强度。 碳纤维以比较快的速度连续地通过有少量气体分子氧的加热区域，也会改善表面性质，获得层间剪切强度的复合材料。在氧气气氛中用卤素、二氧化硫、卤代碳氢化合物做抑制剂，也可以改善表面特性。在较高温度和惰性载体介质中对石墨纤维进行氧化处理，可以提高石墨纤维的层间剪切强度，并且纤维的质量损失少。在少量过渡金属杂质的存在下，低温氧化处理能迅速提高层间剪切强度。在国内，空气氧化、臭氧氧化等方面研究得较多。 气相氧化是用氧化性气体来氧化纤维表面而引入极性基团，并给予适宜的粗糙度来提高复合材料层间剪切强度。 （二）液相氧化法 碳纤维的液相氧化法处理对改善碳纤维-树脂复合材料的层间强度很有效。硝酸、高锰酸钾、次氯酸钠、过氧化氢和过硫酸钾等可以用于表面处理。液相氧化比气相氧化温和，一般对碳纤维不产生过度的凹坑和裂解。液相氧化中用得最多的是硝酸，硝酸对高强度和高模量的处理效果不一致。 高氯酸、磷酸、氧化铁等溶液处理，都能改善碳纤维表面性能，而提高复合材料层间剪切强度。气相与液相想结合的气液双效法处理碳纤维，在提高复合材料的层间剪切强度的同时还能提高碳纤维本身的拉伸强度。 液相氧化是常用的处理方法之一，它主要是去掉碳纤维表面的弱界面层，引入各种极性官能团而提高复合材料界面粘接性能。 （三）电化学氧化 电化学氧化一般是将碳纤维作为阳极置于电解质溶液中，通过改变反应温度、电解质浓度、处理时间和电流密度等条件对碳纤维表面氧化状况进行控制。同其他氧化处理相同，电化学氧化是希望表面引入各种功能基团，从而改善纤维的浸润、黏附特性及与基体的键合状况，显著增加碳纤维增强复合材料的力学性能。目前关于碳纤维表面电化学氧化报到比较多:内容主要涉及氧化条件的影响。氧化后碳纤维表面性质状况和形态、氧化机理等方能。电化学氧化的液相条件也不尽相同，如硝酸、磷酸 、醋酸、碳酸铵、氢氧化钠、硝酸钾等。 电化学氧化不仅使碳纤维表面化学键发生改变，而且使碳纤维表面形态发生变化，如通过对不同碳纤维在1%（质量比）的硝酸钾溶液进行电化学氧化，使纤维表面产生大量的微孔。随氧化程度的进行，微孔向纵深发展，并在其上生成更多的极性基团，极性基团和微孔的增加使碳纤维的表面活性得到提高。在碳纤维的表面结构的而研究中，发现碳纤维表面是由沿纤维轴向排列的呈螺旋结构的细纤维组成，螺旋伸展方向沿纤维轴向，同时这种螺旋结构也存在于碳纤维的内部。 3.2.2 涂覆处理 （一）电化学沉积与化学镀 电化学沉积技术的应用得益于金属基复合材料的发展。金属由于较高的强度、高韧性、对温度过高或过低相对不明敏感，作为复合材料的基体材料，相对于聚合物和陶瓷具有显著的优点。制备金属基复合材料较制备聚合物基复合材料困难，这是因为制备过程中较高的温度和压力可能造成碳纤维的裂解，采用电化学沉积可使碳纤维表面预先沉积一层所需厚度的金属基体，这样可以部分的防止后续处理对纤维的危害，并能提高表面的浸润性，沉积的物质也可以为聚合物。化学镀是利用化学反应，对纤维进行涂覆处理，与电化学沉积相比即使形态复杂，化学镀也能得到均匀镀层，而且边缘和尖角不会额外累积。 碳纤维的电导率较低，所以不能直接作为电极进行电镀，有人认为对单根碳纤维，电镀碳纤维的表面不够光滑，铜镀层与碳纤维的结合力不好，而化学镀的碳纤维表面光滑，镀层结合力好且没有界面分离现象。但是化学镀铜沉积速度较慢，而电镀有较高的沉铜速度，因此可以对碳纤维先进行化学镀然后再电镀。这样既可以提高碳纤维与铜镀层的结合力，又可获得较厚的镀层。 在碳纤维表面电化学沉积聚合物的研究，也进行的而比较广泛：沉积的聚合物有BTDA-ODA-PDA共聚物，烯类单体与马来酸酐的含羧基共聚物等。经涂覆处理后，纤维与树脂基体的粘接强度可以明显提高。值得指出的是研究有报道在乳液环境下纤维电化学沉积BTDA-ODA-PDA共聚物，发现沉积物的性质强烈依赖于乳液中乳化剂浓度、固体含量等参数。 （二）气相沉积 今年来，用气相沉积技术对碳纤维进行涂覆处理是碳纤维改性的一个重要方面。经过沉积处理，纤维增强复合材料的性能可以得到大幅度的提高。在对沉积过程中纤维表面结构和沉积动力学的研究中发现，对纤维的表面进行沉积碳层处理时，随沉积程度的不同纤维显示出不同的逛反射性。 （三）表面电聚合 表面电聚合技术是今年来发展起来的碳纤维表面改性的一项新技术，在电场的引发作用下使物质单体在碳纤维表面进行聚合反应、生成聚合物涂层，从而引入活性基因使纤维与基体的链接强度大幅提高。文献报道，水相条件下，在碳纤维表面电化学聚合呲咯。通过改变呲咯浓度、电解质浓度、类型、电压、反应时间等参数，结合SEM、傅里叶变换红外光谱技术对聚呲咯与碳纤维界面间自由能和形态进行研究。发现界面结构呈现出一系列不连续变化，如光滑、空隙、晶粒、微球、薄片等，而未处理但经氧化改性的纤维表面光滑度有偶然的经向条痕：聚合物纤维表面自由能提高10%。从而使纤维对树脂基体如环氧。尼龙的浸润性大大改善。可以预见碳纤维进行表面电聚合改性对制造高力学性能纤维增强树脂基复合材料有重要的指导意义。 （四）溶胶-凝胶法 这种方法是使碳纤维浸入预先制成涂层溶胶中，然后在惰性气氛下高温焙烧得到碳纤维涂层。研究结果表明：溶胶液的黏度是决定涂层质量的关键，使用凝胶化时间过长的溶胶得到的膜层均匀、浸渍效率较高且重现性好。 在碳纤维的表面涂覆改性中，喷涂技术也是其中以大类，它包括粒子束喷涂、火焰喷涂、电弧喷涂等。值得指出的是，采用粒子束喷射技术在碳纤维表面成功的制得厚为0.5～1.1mm的钨层，在高热流下，材料表现出高稳定性，制得的复合材料的微观界面在2800℃高温下才开始改变。 3.2.3 射线、激光、等离子体处理 对碳纤维进行辐射改性是今年来发展起来的一种有效的处理手段。实践中科采用激光、离子束喷射、紫外辐射、等离子体等方法对碳纤维进行处理，还有报道采用远红外辐射从对沥青基碳纤维前驱进行处理形成不熔纤维。通过对碳纤维的施加辐射可以给碳纤维表面引入活性基团，改善表面光洁程度，从而影响碳纤维的表面浸润特性与基体的粘接性，提高复合材料性能。离子束技术兴起源于计算机工业的发展，离子束技术可以方便地给高纯硅掺进杂质原子，作为一种新兴的处理手段，它可以给碳纤维表面引入各种原子提高纤维的损伤，因而具有很大的潜力。 3.2.4 接枝聚合表面处理 用不同的单体在聚合物或碳纤维表面接上各种支链，而提高复合材料性能。接枝聚合因发生源的不同有很多方法，其中代表的有电晕放电接枝聚合、放射线聚合、光聚合、等离子聚合、电聚合等。 3.3.5碳纤维表面处理前后性能对比 碳纤维表面处理前后，性能会发生一定的变化，更加突出其优势，改善其不足，碳纤维表面处理前后性能对比如表1、 表2所示 表1 PAN基碳纤维在表面处理前后力学性能变化 条件 抗拉强度 强度（%0 变化幅度(%0 断裂伸长 伸长（%0 变化幅度(%0 未处理 3.18 1.40 处理条件1 3,80 19.14 1.54 10.00 处理条件2 3.56 11.88 1.53 9.29 处理条件3 3.39 6.63 1.5 7.14 表2 粘胶基碳纤维表面处理前后力学性能变化 条件 抗拉强度 强度（%0 变化幅度(%0 断裂伸长 伸长（%0 变化幅度(%0 未处理 632.7 1.34 处理条件1 714.3 12.90 1.48 8.96 处理条件2 743.8 17.56 1.49 11.19 4 碳纤维的性能 4.1碳纤维的力学性能 碳纤维的应力应变曲线是一条直线，纤维在断裂前是弹性体，断裂是瞬间开始和完成的。高模量碳纤维的最大的延伸性是0.35%，高强度碳纤维为1%，据报道已有延伸率为1.5%的碳纤维商品。碳纤维的弹性恢复为100% 纤维长度增长，不仅含裂纹数目增多，而且包含大裂纹，太空穴的几率也增大，并导致强度下降；同理碳纤维直径越粗，由于缺陷的存在，不仅承载的有效面积减小，而且易造成应力集中，导致强度下降。 4.1.2碳纤维的强伸性能测试 　　由于原料、模量、强度和最后的热处理温度不同，产生了特性不同的碳纤维，前者硬而脆的常用于复合材料，软而柔顺的常用于纺织；后者多被用于工程用料。由于碳纤维的应用越来越多兼之其特性，碳纤维强力拉伸性能测试的紧迫性摆在了我们面前。强伸性能试验属于破坏性的，试验完毕试样没有可恢复性，又因为碳纤维分离成为单纤维以后非常脆弱，因此在每次试验过程中，需要细心、耐心，试验前不要对试样造成损伤。一般试验需要得到的技术指标是CV值、平均值等。 　　碳纤维的拉伸性能测试分单丝法和复丝法。碳纤维分离成为单纤维以后非常脆弱，剪切强度很低，稍有不慎就会断裂，因此在每次试验过程中，需要细心、耐心，不要对试样造成损伤。单纤维强伸性能试验通常采用纸框法固定试样，当然也不排除其他方法。单纤维强伸性能试验要采用能测试碳纤维的高强高模纤维强力仪。 　　纸框法固定试样，剪取适当长度的该碳纤维试验样品,用钢针沿着纤维方向将其分离，使试验样品蓬松便于抽取。用取样盘来盛取试样，为保证测得结果的准确性，不能对碳纤维造成任何损伤。采用国外标准制作衬纸很麻烦，在试验过程中我用电脑制图找到一个简单易行的方法。取0.1mm左右厚的打印纸做基片；按图1尺寸用Word制图，划出一个尺寸合适的框，复制满A4纸打印（图1是25mm隔距拉伸尺寸。若50mm隔距拉伸时，裁切线的长度应增加一倍）；直尺放与裁切线吻合后用刀片沿裁切线将实线部分裁除，然后两端贴上5mm宽的双面胶纸；抽取分离的单根碳纤维试验样品，沿中心虚线放上，并用双面胶纸固定。也可以用融化后的松香，将单根碳纤维 “焊接”在纸框上，其“焊点”起到固定单根碳纤维的作用（试验证明：采用“焊接”方式没有双面胶纸固定方式好用，而且夹持试样时要离开“焊点”）；再用8～10mm宽的纸条，沿着裁切线宽度方向覆盖双面胶纸和试验样品端头，沿剪切线剪切，分离成固定在单个纸框上的待测试样。注意：碳纤维的取样比较困难，尤其处理后的碳纤维，很细，也很难分辨是一根还是两根，根据实验中曲线对比进行判断如果记录下的曲线斜率明显大于其他试样的很有可能是两根纤维，必要时可以用放大镜配合取样。 图三 实验图示 4.2碳纤维的物理性能 碳纤维的密度在1.5-2.0g/cm³之间，这除了与原丝结构有关外，主要决定于碳化处理温度。一般经过高温3000C石墨化处理，密度可达2.0个g/cm³。碳纤维的热膨胀系数与其它类型纤维不同，它有各向异性的特点。平行于纤维方向是负值（-0.72×10-6----0.90×10-6k-1）而垂直于纤维是正值（32×10-6---22×10-6k-1）碳纤维的比热容一般为7.12x10-1kj/(kg×k)热导率随温度升高而下降。 碳纤维的比电阻与纤维的类型有关，在25℃时，高模量纤维为775U，高强度碳纤维为1500U/cm³碳纤维的电动势是正值，而铝合金的电动势为负值。因此当纤维复合材料与铝合金组合应用时会发生化学腐蚀 4.2.1 碳纤维的性能 分类 拉伸强度GPa 弹性模量Gpa 直径um 密度/g*cm-3 中模量碳纤维 2.94 196 6 1.74 高强度碳纤维 2.74 225 7 1.75 高模量碳纤维 1.96 372 5 1.78 耐火碳纤维 0.26 392 11 1.50 碳质纤维 1.18 470 9 1.70 石墨纤维 0.98 98 8 1.80 表4.2.2和4.2.3分别列出了日本东邦人造丝公司Bestfight聚丙烯腈基和Donacarbo沥青基碳纤维的主要性能。 表4.2.2Bestfight聚丙烯腈基碳纤维的主要性能 类别 牌号 密度(g/cm³) 抗张强力(MPa) 弹性模量（GPa） 断裂伸长（%） 高强度 HTA 1.77 3650 235 1.5 高伸长 ST-3 1.77 4350 235 1.8 中模量 IM-400 IM-500 IM-600 1.75 1.76 1.81 4320 5000 5600 295 300 290 1.5 1.7 1.9 高模量 HM-35 HM-40 1.79 1.83 2750 2650 348 387 0.8 0.7 高强度/高模量 HMS-35 HMS-40 HMS-45 HMS-50X 1.78 1.84 1.87 1.92 3500 3300 3250 3100 350 400 430 490 1.0 0.8 0.7 0.6 表4.2.3Donacarbo沥青基碳纤维的主要性能 项目 单位 短纤维S-230 长丝F-140 长丝F-500 长丝F-600 密度 g/cm 1．65 1.95 2.11 2.15 抗张强度 MPa 800 1800 2800 3000 弹性模量 GPa 35 140 500 600 断裂模量 % 2.0 1.3 0.55 0.5 单丝直径 UM 13-18 11 10 10 热分解温度 C 410 540 650 710 含碳量 % >95 >98 >99 >99 表4.2.4 一些碳纤维产品的规格和性能 生产商 牌号 原料 丝束K值 密度 抗张强度 弹性模量 断裂伸长 美国 Amocro Thornel 75 粘胶 10 1.9 2520 517 1.5 美国 Amocro T300 聚丙烯腈 1.75 1.75 3310 228 1.4 美国 Amocro P55 沥青 1、3、6、15 2.0 1730 379 0.5 美国 Amocro P75 沥青 1、2、4 2.0 2070 517 0.4 美国 Amocro P100 沥青 0.5、1、2 2.15 2240 724 0.31 美国Hercules AS-4 IM-6 IM-7 IM-7 聚丙烯腈 聚丙烯腈 聚丙烯腈 聚丙烯腈 6.12 6.12 12 3、6、12 1.78 1.74． 1.77 1.87 4000 4880 5300 3447 235 296 276 441 1.6 1.73 1.81 0.81 日本Mitsubishi K135 K139 沥青 沥青 2、4 1、2、4 2.10 2.12 2550 2750 490 690 0.5 0.4 日本Toray T300 T800H T1000G T1000 聚丙烯腈 聚丙烯腈 聚丙烯腈 聚丙烯腈 1、3、6 6、12 12 12 1.76 1.81 1.80 1.82 3530 5490 6370 7060 230 294 294 294 1.5 1.9 2.1 2.4 表4.2.4 几种纤维性能的比较 项目 单位 Kevlar29 Kevlar49 碳纤维 E玻璃纤维 棉纤维 麻纤维 羊毛 蚕丝 密度 g/cm³ 1.44 1.45 1.80 2.54 1.7 0.125 3.39 拉伸强度 GPa 2.76 2.76 3.65 1.52 3.5 弹性模量 GPa 62 131 235 69 断裂伸长 % 3.8 1.3 1.3 40 3-4.5 20 4.3 碳纤维的化学性能 碳纤维的化学性能与碳十分相似，在室温下呈惰性。除了能被强氧化剂氧化外，一般的酸碱对碳纤维不起作用。在空气中，当温度高于400℃时，碳纤维发生氧化反应，生成CO2和CO从纤维表面溢出。在惰性气体中碳纤维的耐热性十分突出，在150℃以上的高温下其强度才开始降低。 碳纤维的应力应变曲线成一直线，伸长较小，断裂过程在瞬间完成，不产生屈服。碳纤维轴向分子间的结合力比石墨大，因此其抗张高强度和模量都明显高于石墨；碳纤维径向分子间作用力较弱，抗压性能较差，轴向抗压强度仅为抗张强力的10%-30%.另外,碳纤维还有良好的耐低温性能,如在液氮温度下也不脆化,它还有耐油,抗辐射、抗放射、吸收有气体和减速中子等特性。 5 碳纤维的应用 被誉为"梦幻材料"的碳纤维，由于它强度高、质轻、加工性好、耐腐蚀和高模量，采用玻璃钢技术，应用于航天航空和军事、能源交通等重要领域。目前，各种应用占碳纤维年需求的比例如下：医疗体育应用大约为30％，航空应用为10％，工业应用为60％。 5.1土木建筑 在土木工程和建筑领域，应用碳纤维的抗震修复和加强法是一项主要突破，正在此领域得剑更加广泛的推广。在铁路建筑中，大型的顶部系统和隔音墙在未来会有很好的应用，这些也将是很有前景的应用。压力容器主要用在汽车的受压大然气(CNG)箱上，如图所示，还用在救火队员的固定式呼吸器(SCBA)上。CNG罐源于美国和欧洲国家，现在日本和其他的亚洲国家也对这项应用表现山了极大的兴趣。 在高速公路尤其是西部山区高速公路建设中，高路堤的 设计 领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计 施工一直存在边坡稳定和竖向沉降两个问题。按照传统施工，工程常采用增大放坡比例或建造挡土墙的办法，但前者必然占用大量的土地和增加填方工作量，后者又必然大大提高工程造价。京珠高速湖南段临长高速公路平江县境内有一路段平均填土高度达7.4米，加上地质条件差，易留下路基不均匀、导致沉降等安全隐患。针对该工程的难点，课题主要负责人、湖南大学土木工程学院院长尚守平教授采用现代加筋土技术提供一个经济简洁的施工 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 。课题组大胆采用碳纤维增强材料应用于加筋土工程，给高速公路“强筋健体”，各项数据都表明该成果在试验路段应用成功。据课题鉴定组组长王永和教授介绍，湖大专家首次将碳纤维增强材料应用于高路堤建设，不但丰富了我国加筋土结构中筋材的类型，而且将这项新技术推广到西部高山丘陵区的公路建设中，产生了显著的经济效益。 5.2 工业上的应用 在工业领域，碳纤维的应用也相当广泛，作为材料，它们正在替代金属和混凝土来满足环境、安全和能源要求，在工业领域对碳纤维的需求量正在呈现上升趋势。在风力发电、汽车、建筑等工业领域中的应用占50 %。由于碳纤维密度小，比强度是钢的7～9 倍，模量是铝的4 倍，无氧的情况下能耐2 000 ℃高温，碳纤维复合材料已成为大型民航客机制造中不可缺少的重要材料随着碳纤维成本的连续降低，和世界范同内的环保要求的提高，碳纤维开始被应用于汽车领域，将来它们会被应用做尾部沸腾器，发动机，传动轴和燃料箱材料，在未来将有很好的前景 碳纤维作为特大风力发电叶片的主要材料，需求也出现明显增长。随着发电单机功率的增大，要求叶片长度不断增加。对叶片来讲，刚度也是一个十分重要的指标。始于上世纪末的相关研究表明，碳纤维合成材料具有出众的抗疲劳特性，当与树脂材料混合时，则成为了风力机适应恶劣气候条件的最佳材料之一，碳纤维复合材料叶片刚度是玻璃钢复合叶片的2-3倍。因此，全球各大复合材料公司正在从原材料、工艺技术、质量控制等各方面深入研究，以求降低成本。VESTAS的V-90型风力机容量为3.0MW，叶片长44m，其样品试验采用了碳纤维制造；GAMESA在其直径为87米、90米叶轮的叶片制造中包含了碳纤维；NEG Micon正在制造碳纤维增强环氧树脂的40米叶片。这3家公司的碳纤维都采购自St.Louis-based Zoltek公司。德国叶片制造厂家Nordex Rotor开发了56m长的碳纤维叶片，他们认为叶片超过一定尺寸后，碳纤维叶片的制作成本并不比玻纤的高。 5.3 航空、汽车复合材料的应用 碳纤维除了供某些企业用作工业原料外，用于飞机制造业也是一个重要方面。目前，飞机制造业对碳纤维的需求正在恢复，波音公司宣称，在制订计划时，要增加飞机产量；空中客车工业公司也计划大量增加新型Ａ３ＸＸ飞机对碳纤维复合材料的用量。由于飞机制造业对碳纤维需求增加等原因，东邦人造丝公司打算从２００１年下半年起将碳纤维生产装置满负荷运行；该公司位于德国的子公司——Ｔｅｎａｘ纤维公司已在２００１年起，将其产量提高１０％。一架空客A380需耗用30吨碳纤维、一架波音787飞机需耗用20多吨碳纤维，随着飞机制造业的快速发展，碳纤维在航空航天领域的应用明显增长。 在制造导弹过程中，如果将导弹发动机和弹体等部分外壳换成碳纤维复合材料，不仅能减轻导弹的结构质量，还能提升导弹的射程能力。此外，碳纤维技术还能使导弹能承受5000摄氏度以上的高温。保证弹内辅助系统在高温下正常运转。 5.4医疗卫生、体育用具 碳纤维的应用包括机器元件、家用电器、微机、及与半导体相关的设备的复合材料的生产，可以用来起剑加强，防静电，和电磁波防护的作用，另外，在X射线仪器市场上，碳纤维的应用可以减少人体住X射线下的暴露。体育应用中的三项重要应用为高尔夫球棒，钓鱼杆和网球拍框架。目前，据估计每年的高尔大球棒的产量为3400万。按照《国家利地区分类，这些高尔大球棒主要产地为美国，中国，日本和中国台北，美国和日本是高尔夫球棒的主要消费地占80％以上。可以告诉您，全世界40％的碳纤维高尔大球椿都是由TORAY的碳纤维制成的。     全世界碳纤维钓鱼杆的产量人约为每年2000万副，这就意味着这种应用对碳纤维有着稳定的需求。     网球拍框架的市场容量人约为每年600万副。其它的体育项目应用还包括冰球棍，滑雪杖，射箭，和自行车，同时，碳纤维还应用在划船，赛艇，冲浪，和其它的海洋运动项目中。 6 碳纤维的展望 目前世界碳纤维产量达到4万吨／年以上，全世界主要是日本东丽、东邦人造丝和三菱人造丝三家公司以及美国的HEXCEL、ZOLTEK、ALDILA三家公司，以及德国SGL西格里集团，韩国泰光产业，我国台湾省的台塑集团，等少数单位掌握了碳纤维生产的核心技术，并且有规模化大生产。目前在祖国大陆还没有一个年产100t的规模化碳纤维工厂，大多还处于中试放大阶段。值得一提的是我国台湾省的台塑集团，在80代年中期从美国Hitco公司引进百吨级碳纤维生产线，经消化、吸收和配套后得到迅速发展，台塑产量增加很快，但碳纤维质量的提高幅度并不大。 6.1 碳纤维发展过程的问题及其解决措施 尽管碳纤维生产流程相对较短，但生产壁垒很高，其中碳纤维原丝的生产壁垒是难中之难，具体表现在碳纤维原丝的喷丝工艺、聚丙烯腈聚合工艺、丙烯腈与溶剂及引发剂的配比等。目前世界碳纤维技术主要掌握在日本的东丽公司、东邦Tenax集团和三菱人造丝集团手中，这3家企业技术严格保密，工艺难以外露，而其他碳纤维企业均是处于成长阶段，生产工艺在摸索中不断完善。我国碳纤维现阶段绝大部分依赖进口，但华皖碳纤维、少数科研院所及山东光威集团都力争在碳纤维生产方面获得突破。 PAN原丝不仅影响碳纤维的质量，而且影响其产量和生产成本。换言之，只有高质量的原丝才能生产出高性能碳纤维，才能稳定生产，提高产量，降低成本。对于现代碳纤维生产线，要求喂入丝束数在100以上，且高速运行；如果原丝质量低劣、彼此性能差异较大，易在生产过程中产生毛丝缠结，甚至发生断丝，很难稳定生产，这样必然加大原丝的损耗。对于质量好的PAN原丝，用2.2kg左右的原丝可生产出1kg碳纤维；而质量差的原丝，则需2.5kg，甚至更高，这必然加大生产成本，而原丝成本占碳纤维生产成本的50%-65%。所以，PAN原丝质量不仅可左右碳纤维的性能，而且也制约着碳纤维的生产成本和市场竞争能力。 碳纤维是由有机PAN纤维经过一系列热处理转化而来的。碳纤维属于脆性材料，拉伸强度等性能受控于各类缺陷。 因此，在一定意义上讲，提高碳纤维的拉伸强度等性能就是采取技术措施减少缺陷数目、减小缺陷尺寸的过程。碳纤维的缺陷产生可大致分为两类：一类是先天性缺陷，由PAN原丝“遗传”给碳纤维；第二类是后天性缺陷，在预氧化、碳化等一系列后处理过程中产生。从缺陷在碳纤维中所处的位置，又可分为表面缺陷和内部缺陷两大类，其中表面缺陷占缺陷总数的90%左右，对拉伸强度的影响要比内部缺陷大得多 6.1.1碳纤维发展过程存在的问题 我国生产企业尚未掌握碳纤维产业化生产技术。我国目前还没有一条产业化规模的碳纤维生产线，小批量生产主要来自几家科研单位，如山西煤化所、上海合纤所、北京化工大学、山东工业大学等。近年来，国家有关部委已将碳纤维技术的产业化进程作为我国的一项战略任务。“十五”期间的发展目标是：实现稳定的T300(碳纤维质量等级指标)产业化，达到3 000t／a的产量，完成T700的中试和T800的实验室研究，为“十二五”T800的产业化做准备。 依据中石化吉化研究院的信息，2006年我国主要PAN基碳纤维生产厂家约12家，产能约1310t／a，但设备运转率很低，实际产量只有40余t／a(1K—12K)。随着全球CF市场及需求量的普遍看涨，国内还有十几家在建或