碳纖維制品加工工藝及前景探討

001 165718

　　碳(C)纖維被用于航天軍工、體育用品、汽車工業(yè)產(chǎn)品(Product)方面已廣為人知，隨著碳纖維大絲束的發(fā)展及碳纖維價格的下降(descend)，一些新的市場正迅速發(fā)展。目前碳纖維已被列為國家化纖行業(yè)重點(zhòng diǎn)扶持的新產(chǎn)品，成為國內(nèi)新材料(Material)行業(yè)研發(fā)的熱點，因此碳纖維復合材料有了很好的發(fā)展及應用前景。
　　碳(C)纖維是一種纖維狀的碳素材料(Material)，含碳量在95%以上，通常與樹脂(Resin)、金屬、陶瓷(原料:非金屬礦物)等基體結合作為復合材料使用，一般不單獨使用，與傳統(tǒng)金屬材料相 比，碳纖維密度（單位:g/cm3或kg/m3)僅為鋼材的1/5，而強度（strength)可達鋼材的10倍，其中環(huán)氧(Oxygen)樹脂(Epoxy resin)基碳纖維復合材料被一般應用在汽車工業(yè)、軌道交通、醫(yī)療器械、體育器材等高強 度減重結構部件，此外碳纖維材料在石油、冶煉金屬、紡織等領域的應用也相當廣泛(extensive)。碳纖維制品由于碳纖維擁有極高的材質(zhì)特性，因此碳纖維制品的強度大，硬度高，遠超過同體積同重量的金屬材質(zhì)。因此，碳纖維制品在航空、航海、軍工等高科技工業(yè)領域有著廣泛的應用。也正是因為如此，此前世界上碳纖維技術發(fā)達的國家（美國、德國、日本、韓國），對于向中國輸出碳纖維產(chǎn)品和技術，保持著極其謹慎的態(tài)度。即使在目前，我國碳纖維以及碳纖維制品的進口，還受到發(fā)達國家的嚴格控制。由于國內(nèi)技術能力的限制（limit），目前我國高端碳纖維材料仍依賴進口，并形成國內(nèi)深加 工的現(xiàn)象。目前國內(nèi)從事碳纖維復合材料制品的生產(chǎn)(Produce)廠家多達數(shù)千家，但是由于產(chǎn)能產(chǎn)量的原因，碳纖維制品仍需大量進口。據(jù)相關(related)報道顯示，2014年上半年我 國碳纖維及制品進口量為5513.2噸，年進口量在一萬噸左右，進口依存度依舊在高位徘徊。
　　究其原因，我國碳(C)纖維生產(chǎn)(Produce)及下游（比喻落后的地位)產(chǎn)品制造技術仍落后于美、日及其他歐美等國家。碳纖維復合材料主要是由碳元素組成的一種特種纖維，其含碳量隨種類不同而異，一般在90%以上。碳纖維具有一般碳素材料的特性，如耐高溫、耐摩擦、導電、導熱及耐腐蝕等，但與一般碳素材料不同的是，其外形有顯著的各向異性、柔軟、可加工成各種織物，沿纖維軸方向表現(xiàn)出很高的強度。碳纖維比重小，因此有很高的比強度。碳纖維復合材料在復合材料大家族中，纖維增強材料一直是人們關注的焦點。自玻璃纖維與有機樹脂復合的玻璃鋼問世以來，碳纖維、陶瓷纖維以及硼纖維增強的復合材料相繼研制成功，性能不斷得到改進，使其復合材料領域呈現(xiàn)出一派勃勃生機。下面讓我們來了解一下別具特色的碳纖維復合材料。目前，國內(nèi)碳纖維復合材料的成型工藝主要有手糊成型工藝、纏繞成 型工藝、拉擠成型工藝、樹脂(Resin)傳遞（transmission)模塑成型工藝和模壓工藝。而樹脂傳遞模塑成型工藝是國內(nèi)碳纖維下游制造公司常用的一種成型工藝，成型后的制件性 能優(yōu)良，適合年產(chǎn)量在5萬套左右的部件。是世界上公認的低成本復合材料成型技術，該技術發(fā)展很快，并已在汽車工業(yè)上廣泛采用。如公 司為中國中車集團制造的一款工字形碳纖維結構部件。該結構件長780mm，腰高42mm，腰厚6mm，腿寬52mm，經(jīng)檢測(檢查并測試)強度（strength)遠超原工字鋼，且重量僅為 750g，有效減重達62%，該部件具有耐酸堿(acid-base)等腐化侵蝕 、密度小、壽命長等優(yōu)點，為列車輕量化發(fā)展產(chǎn)生較大經(jīng)濟(jīng jì)效益。 123456