拉强度为3.62 GPa。
今后日本先进复合材料的发展方向是:在增强材料方面,进一步提高碳纤维的强度和模量,降低成本;在树脂基体方面,主要提高树脂的冲击后压缩强度和耐湿热性;在复合材料成型技术方面,进一步实现整体成型技术,固化监控、自动化技术及三维复合材料技术,同时提高复合材料性能和降低制造成本。
总的来讲,制备碳纤维的新技术可归纳为三大方面:
(1) 研究发展廉价原丝。在高性能碳纤维成本中原丝所占比例约为40-60%,国外从两方面降低原丝的成本,一是试探采用聚丙烯腈外的其它材料作为制备高性能碳纤维的原丝,包括低密度聚乙烯、高密度聚乙烯和聚丙烯等其它聚烯类高分子材料以及木质素等;二是改进现有工艺聚丙烯腈原丝的技术,达到降低成本的目的,包括采用纺织用的聚丙烯腈、化学改性、辐照稳定化处理等。
(2) 研究发展新的预氧化技术。预氧化工序在高性能碳纤维成本中所占的比例约为15-20%,而且预氧化工序的时间也比较长。缩短生产周期,降低成本有重大现实意义。目前在预氧化方面的新思路是采用等离子技术。
(3) 研究发展新的碳化和石墨化技术。碳化和石墨化是制备高性能碳纤维的关键工序,在成本中所占比例约为25-30%,对产品的最终性能影响极大。在碳化和石墨化方面的新思路是采用微波技术。
3.2 最新碳纤维技术动向
PAN基碳纤维技术开发新方向包括:碳纤维性能的提高;基体树脂技术;成型技术三个方面。
(1) 碳纤维性能的提高
为了适应用途方面的性能提高,谋求强度、弹性模量及成本的平衡: PAN基碳纤维的抗压缩强度提高—通过把硼离子在高电压下进行加速照射,使结晶结构微细化,抗压缩强度可提高1.3-2.0倍;高弹性模量化—PAN基碳纤维弹性模量达到690 GPa,抗拉强度达到3.4 GPa;碳纤维的界面控制—为了提高耐冲击性,使碳纤维和基体树脂的粘接平衡,对碳纤维界面进行表面处理;碳纤维价格降低。
…… …… 余下全文