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碳纖維增強(qiáng)樹(shù)脂基復(fù)合材料

樹(shù)脂基復(fù)合材料具有比強(qiáng)度高、可設(shè)計(jì)性強(qiáng)、性能好、耐腐蝕性能好以及便于大面積整體成型和具有特殊的電磁性能等獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)。酚醛樹(shù)脂雖然是老的一類(lèi)熱固性樹(shù)脂

，但由于他的原料易得，合成方便，以及酚醛樹(shù)脂具有良好的機(jī)械強(qiáng)度和耐熱性能，尤其是具有突出的瞬間耐高溫?zé)g性能，（賀福.碳纖維及其應(yīng)用技術(shù)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2004）而且樹(shù)脂本身又具有廣泛性的余地，素以目前酚醛樹(shù)脂仍廣泛用于制造玻璃纖維增強(qiáng)塑料、碳纖維增強(qiáng)塑料等復(fù)合材料（賀福、王茂章 碳纖維及復(fù)合材料【M】.北京；而在球拍、滑雪板、帆板桅桿、航海船體、壘球及棒球球棒產(chǎn)品中同樣也可以看到碳纖維的身影。科學(xué)出版社，1995）

二：碳纖維復(fù)合材料的原料

1.碳纖維的常用品種

碳纖維品種分類(lèi)有四種：一是按原絲分子分類(lèi)，有PAN基、瀝青基、黏膠基三類(lèi)；二是按性能分類(lèi)，有通用、標(biāo)準(zhǔn)、高強(qiáng)高模、高導(dǎo)熱、活性等碳纖維；三是按應(yīng)用領(lǐng)域分類(lèi)，有航空用、工業(yè)用的碳纖維；碳化過(guò)程主要包括放絲、預(yù)氧化、低溫碳化、高溫碳化、表面處理、上漿烘干、收絲卷繞等工序。四是按應(yīng)用于復(fù)合材料基體分類(lèi)，有樹(shù)脂基用、金屬基用、陶瓷基用、CC用碳纖維。

2.纖維編織布

碳纖維編織布適應(yīng)一些特殊制品的需要而發(fā)展起來(lái)的，例如的端頭帽、飛機(jī)的剎車(chē)片，它們不能用簡(jiǎn)單的纖維迭層方法制造，否則有些方向強(qiáng)度太低。一種簡(jiǎn)易的編制布是X-Y方向正交的方格和斜紋布。更復(fù)雜的是三方向、四方向、七方向和九方向的編織物，那是根據(jù)特殊設(shè)計(jì)要求而制造的，沒(méi)有商品。編制平面部即可用于結(jié)構(gòu)件，優(yōu)點(diǎn)是制品工藝過(guò)程形態(tài)穩(wěn)定，又可用于裝飾品，得益于它漂亮的花紋。應(yīng)用3K斜紋布制作汽車(chē)排氣筒和汽車(chē)控制臺(tái)面就為美觀。1纖維纏繞成型工藝它是開(kāi)發(fā)早的連續(xù)成型工藝,即纖維通過(guò)樹(shù)脂膠槽浸上樹(shù)脂后按照一定的規(guī)律纏繞在轉(zhuǎn)動(dòng)的芯模上,然后經(jīng)加熱使膠液固化成型。

我國(guó)從20世紀(jì)60年代后期開(kāi)始研制碳纖維，歷經(jīng)近40年的漫長(zhǎng)歷程。在此期間，由于國(guó)外把碳纖維生產(chǎn)技術(shù)列入禁運(yùn)之列，嚴(yán)格控制，制約了我國(guó)碳纖維工業(yè)的發(fā)展。我國(guó)科技工作者發(fā)揚(yáng)自力更生的精神，從無(wú)到有，逐步建成了碳纖維的工業(yè)雛型。20世紀(jì)70年代初突破連續(xù)化工藝，1976年在中科院山西煤炭化學(xué)研究所建成我國(guó)條PAN基碳纖維擴(kuò)大試驗(yàn)生產(chǎn)線，生產(chǎn)能力為2t／a；20世紀(jì)80年展了高強(qiáng)型碳纖維的研究，

于1998年建成一條新的中試生產(chǎn)線，規(guī)模為40t／a。我國(guó)主要研究單位有山西煤化所、上海合纖所、北京化工大學(xué)、山東工業(yè)大學(xué)、東華大學(xué)、安徽大學(xué)、浙江大學(xué)、長(zhǎng)春工業(yè)大學(xué)等。日本東麗、東邦和三菱三家公司的高性能小絲束碳纖維生產(chǎn)能力合計(jì)為17500t／a，。

目前國(guó)內(nèi)小規(guī)模PAN基碳纖維生產(chǎn)企業(yè)和科研院所共十余家，生產(chǎn)企業(yè)為吉化公司，生產(chǎn)能力100t／a；現(xiàn)有裝置生產(chǎn)總能力號(hào)稱(chēng)300t／a，實(shí)際年產(chǎn)量不足100t；筆者認(rèn)為，在碳纖維產(chǎn)業(yè)化建設(shè)中，要十分注意有序發(fā)展，控制規(guī)模，規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)。且產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，達(dá)不到T300的水平。目前制約我國(guó)碳纖維發(fā)展的首要原因是PAN原絲質(zhì)量不過(guò)

在復(fù)合材料大家族中，纖維增強(qiáng)材料一直是人們關(guān)注的焦點(diǎn)。自玻璃纖維與有機(jī)樹(shù)脂復(fù)合的玻璃鋼問(wèn)世以來(lái)，碳纖維、陶瓷纖維以及硼纖維增強(qiáng)的復(fù)合材料相繼研制成功，性能不斷得到改進(jìn)，使其復(fù)合材料領(lǐng)域呈現(xiàn)出一派勃勃生機(jī)。

碳纖維板是將同一方向排列的碳素纖維使用樹(shù)脂浸潤(rùn)硬化形成碳纖維板材，能有效解決多層碳纖維布施工困難和工程量大的問(wèn)題，補(bǔ)果好，施工便捷。采用碳纖維原料與良好基本樹(shù)脂，碳纖維板材具有拉伸強(qiáng)度高、耐腐蝕性、抗震性、抗沖擊性等良好性能。