聚丙烯腈基碳纤维的发展现状

相关推荐

聚丙烯腈基碳纤维的发展现状

1、前言：

碳纤维是一种以聚丙烯脯 (PAN)、沥青、粘胶维等为原料，经预氧化、碳化、石墨化而制得的含碳大予 90％的高强、高模、耐高温特种纤维。既有碳材料的固有本征，又兼备纺织纤维的柔软可加工性，具有很高的抗拉强度和模量。其强度约为钢的4倍，密度为钢的1/4，因此，具有很高的比强度和比模量，加上它具有耐高温、线膨胀系数小、尺寸稳定性好、导电、耐化学腐蚀、抗蠕变等一系列优良性能，一经问世，便为航空领域所青睐，在体育娱乐、休闲用品、医疗卫生土木建筑方面也有广泛应用，是一种属于军民两用的科技纤维。已成为结构材料、功能材料的佼佼者，从军工、到民用，在各个领域中广泛应用,被誉为 21世纪最有生命力的新型材料

其中PA基碳纤维由于生产工艺简单、产品力学性能良好.因发展较快，成为最主要和占绝对地位的品种。聚丙烯腈 (PAN)基碳纤维由于具有较高的抗拉强度、弹性模量和碳化收率，成为当前碳纤维工业生产的主流。

有关碳纤维的研制和开发在一些发达国家倍受重视，它的研制和开发在新技术革命中占有重要地位。目前工业生产中主要采用聚丙烯腈 (PAN纤维、沥青纤维或粘胶纤维为原丝来生产碳纤维。由于PAN 原丝能制得高性能碳纤维，且生产工艺较其他方法简单，产品的力学性能良好，因而得到迅速的发展。碳纤维的研制是近年来发展起来的，聚丙烯腈(PAN)基碳纤维研制的先驱工作是日本的进滕等人在20世纪 60年代第一个用 PAN 纤维作原丝制成了PAN 基碳纤维，这一工艺很快受到重视。并实现了通用型 PAN 基碳纤维的工业化生产。而英国在此基础上很快开发了高性能的 PAN 基碳纤维的生产技术，处于了领先地位。20世纪 70年代后，由于美国航天工业的高速发展，极大地促进了PAN 基碳纤维的发展，从此世界上 PAN 基碳纤维的总需求量逐年增多。

2、碳纤维分类及性能

按原料体系主要有聚丙烯腈基碳纤维、沥青基碳纤维、粘胶基碳

纤维。

2.1粘胶基碳纤维

粘胶基碳纤维是最早用于制取碳纤维的原丝，但由于粘胶纤维的理论总碳量为44.5%，实际制造过程中损失，实际收率仅为30%以下，目前，世界上仅有少数几家工厂采用粘胶纤维生产碳纤维，用于航天等对纤维的碱金属含量及物理机械性能的要求比较苛刻的特殊领域。

2.2沥青碳纤维

沥青碳纤维的碳化率比聚丙烯腈纤维高，原料沥青的价格也低，在理论上这些差别使沥青碳纤维的成本低，但实际上要制得高性能碳纤维要除去沥青中的杂质，这又使其成本大大提高，这使高性能沥青碳纤维的成本比聚丙烯腈碳纤维的成本高。

2.3聚丙烯腈碳纤维

聚丙烯腈碳纤维的碳化率比粘胶纤维高，可达45%以上，而且生产流程、溶剂回收、三废处理等方面都比粘胶纤维简单、成本地，加上聚丙烯腈基碳纤维的力学性能、尤其是抗拉强度、抗拉模量等为三种碳纤维之首。所以目前的应用领域最广，产量也最大，是碳纤维中最重要的一个品种。

2.4碳纤维的性能

碳纤维的化学性能与碳十分相似，在空气中当温度高于400℃时即发生明显的氧化，氧化产物 CO，、CO在纤维表面散失，所以其在空气中的使用温度不能太高一般在 360 ℃以下。但在隔绝氧的情况下，使用温度可大大提高到 1 500～2000 oc，而且温度越高，纤维强度越大。碳纤维的径向强度不如轴向强度，因而碳纤维忌径向强力 (即不能打结 )。碳纤维有如下的优良特性：① 比重轻、密度小；② 超高强力与模量；③ 纤维细而柔软；④ 耐磨、耐疲劳、减振吸能等物理机械性能优异；⑤ 耐酸、碱和盐腐蚀，可形成多孔、表面活性、吸附性强的活性碳纤维；⑥ 热膨胀系数小，导热率高，不出现蓄能和过热高温下尺寸稳定性好，不燃，热分解温度 800oc，极限氧指数 55，仅次于 PBO纤维 (LOI 68)；⑦ 导电性x射线透过性及电磁波遮蔽性良好；⑧ 具有润滑性，不沾润在熔融金属中，可使其复合材料磨损率降低；⑨生物相容性好，生理适应性强。

3、国内外碳纤维的发展历史与现状

3.1国内发展状况

我国从20世纪60年代后期开始研制碳纤维，至今已有三十多年的历史。但由于种种原因，我国碳纤维工业至今产业化规模不大，仍处于中试放大阶段，与国外先进水平存在着明显的差距。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，产品性能基本达到日本东丽公司的T200，国内也叫做高强I型碳纤维。我国从“六五”开始研制高强II型碳纤维（相当于T300），但历经20年，产品性能指标仍未达到T300标准，至今仍处于中试放大阶段。近年来，随着市场需求的近年来，随着市场需求的增加，特别是国防、军工、航天航空、体育用品方面的需求增加，每年都需从国外进口一些碳纤维以满足要求，我国每年用量逐年增加，2017年达到5000吨/年以上，年增长率在20%以上。到2017年将达到7500吨/年，在这样的形势下，碳纤维的发展引起各方面的重视，目前看来形势很好，将迎来碳纤维发展的春天，步入迅速发展的快车道。而国内现有生产设计能力为90吨／年，且由于国内原丝质量、生产技术及设备等原因，实际年产量仅为40多吨，无论是质量和规模与国外相比差距都很大。华皖碳纤维、大连兴科碳纤维有限公司、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。但生产碳纤维的高质量的原丝一直是制约碳纤维发展的一个瓶颈。超高强纤维的生产技术亦是化学纤维生产技术中难度最高的技术，超高强纤维的生产直接关系国民经济的高速发展和国防工业的现代化。所以，能否进行技术创新，打破垄断，建立我国超高强纤维工业是我们由化纤生产大国转变成化纤生产强国的重要标志，也是时代赋予我们化纤研发科技工作者的神圣使命。

《聚丙烯腈基碳纤维的发展现状》全文内容当前网页未完全显示，剩余内容请访问下一页查看。

目前对我国影响最大的是聚丙烯腈基碳纤维，现正处于严重短缺的状态，影响了其他行业的发展。虽然我国研制碳纤维已有 30余年的历史，仅初步建立起工业雏形，生产的碳纤维质量至今仍处于低水平，关键问题是 PAN 原丝质量未过关。国内一些著名的科研机构如中科院山西煤化研究所、上海合成纤维研究所、北京航天材料及工艺研究所、中国纺大 (东华大学)化纤研究所等在此领域的研究从未中

断不少试验研究的结论也与国外公开发表的论文总体上一致，但多数都是对其性能研究的较多，而原丝的质量仍是问题，由此可见我国要加强对高性能碳纤维原丝的研究。

山西恒天纺织新纤维科技有限公司在榆次腈纶生产线的基础上，经过自主开发创新，成功地生产出了高质量的PAN基碳纤维原丝，为我国“十一五”期间即将大规模产业化的碳纤维生产实现跨越式发展迈出可喜的步伐。目前该公司与大连兴科碳纤维有限公司合作，碳化后性能优良，得到用户认可，进入批量应用阶段。目前，已有多家企业和研究单位在研究碳纤维，产量也逐年增加，质量也在提高，随着技术的进步碳纤维必将在我国取得突破，为我国的发展作出贡献。

表1 我国目前从事碳纤维主业发展的主要企业

3.2国外发展状况

碳纤维生产工艺流程长，技术关键点多，生产壁垒高，是多学科、多技术的集成，其中碳纤维原丝的生产技术更是难中之难，主要表现在碳纤维原丝的喷丝工艺、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东丽公司、东邦公司和三菱人造丝公司手中，这3家企业技术严格保密。而美国赫克塞尔（Hexcel）、阿莫科（Amoco）和卓尔泰克（Zoltek）等，其他碳纤维企业均处于成长阶段，生产工艺还处于不断完善阶段。

日本东丽公司采用干湿法纺丝，以DMSO为溶剂，分别以丙烯腈/丙烯酸甲酯及丙烯腈/衣康酸为单体生产聚丙烯腈原丝，其原丝技术只转让给合作的BP-Amoco公司，另外销售给合资法国东丽Sofical公司。东丽公司可生产T300～T1000，M30S～M70J系列的碳纤维，其中T1000碳纤维的拉伸强度比T300翻了一番，是目前性能最好的碳纤维。日本东邦公司采用湿法纺丝，以ZnCl2水溶液，以丙烯腈和丙烯酸甲酯为单体生产聚丙烯腈原丝。日本三菱人造丝公司分别采用湿法和干湿法工艺纺丝，湿法以丙烯腈、丙烯酰胺和甲基丙烯酸为单体，以DMF为溶剂生产原丝；干湿法以丙烯腈/甲基丙烯酸及丙烯腈、丙烯酸甲酯/甲基丙烯酸为单体，以DMF为溶剂生产原丝。

美国赫克塞尔公司以前由日本住友化学公司提供原丝，现已建成自己的原丝生产线，采用硫氰酸钠一步法工艺。美国阿莫科从日本东丽公司引进原丝生产线，采用干湿法纺丝，以DMSO为溶剂，分别以丙烯腈/丙烯酸甲酯及丙烯腈/衣康酸为单体生产原丝。

日本的碳纤维发展一直处在世界的前沿，不仅在物理、化学性能方面有所突破，它们的聚丙烯腈基碳纤维的产量位居世界第一，其相关产品几乎垄断了世界市场。日本碳纤维工业发展之所以引人注目，不仅表现在碳纤维产业的发展方面，而且也表现在有许多出版物、专利和碳纤维新产品不断问世等方面。另一方面，日本的东丽、东邦、

三菱等公司的激烈竞争也促进了日本碳纤维的进一步发展。有关碳纤维的专利除了日本最多外，其次就是英国，可见英国的聚丙烯腈基碳纤维的发展也是很快的。如克莱门森大学和弗吉尼亚聚合工艺研究所组成的合资公司研究出了一种低成本制造碳纤维原丝的方法，即用紫外固化制得低成本聚丙烯腈原丝。此外用一种多壁 (multi-wal1)碳纳米管／聚丙烯腈 (MWNT／PAN)的纳米复合材料，经静电纺丝成纤维，纤维在 200<tl2的空气中氧化，在 1400~C碳化，制得静电纺丝聚丙烯腈和多壁碳纳米管复合材料制得的新一代碳纤维。美国在

聚丙烯腈基碳纤维的性能研究较多，注重其实用性，如碳纤维经 DMF液处理后，其抗张强度有所提高，削弱了纤维的直径，降低了表面缺陷，极大地扩大了其应用领域。聚丙烯腈三元共聚物经纺丝生成的前驱体通过紫外照射，易于碳化且稳定，大大降低了聚丙烯腈基碳纤维的生成成本，很有进一步推广的价值。其它各国如韩国、法国、印度、澳大利亚等国也在不断地进行聚丙烯腈基碳纤维的研究，无论是为了国防等尖端技术还是为了民用，都是极具开发价值的，其市场也是可观的。

4、碳纤维制备方法

聚丙烯腈基碳纤维的生产主要由聚丙烯腈 (PAN)原丝的生产和原丝的预氧化和碳化等组成。

《聚丙烯腈基碳纤维的发展现状》全文内容当前网页未完全显示，剩余内容请访问下一页查看。

4．1原丝

碳纤维原丝是生产高性能碳纤维的关键，PAN基碳纤维原丝的制备工艺不同于普通腈纶的生产工艺，它是特种聚丙烯腈系共聚体经湿纺或干喷湿纺得到。主要有三种溶剂路线，即硫氰酸钠 (NaSCN)法、二甲基亚砜 (DMSO)法、硝酸 (HNO，)法。制备碳纤维原丝所用的聚丙烯腈，其分子量应比普通腈纶稍高，通常约9万。添加的共聚组分是为了增进它的预氧化过程和环化架挤作用，常用的共聚单体是带双键的烯烃类的酸、酯，醛、酮、腈等 (如丙烯酸甲酯 )，应保持共聚物中丙烯腈含量不小于90％。凝固条件应尽可能缓和以减少纤维的皮芯差异，要求在无尘的环境中进行纺丝，因为原丝存在任何内在的和表面的缺陷，都会使所得纤维的强度大大下降。

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。

4.2碳纤维

由PAN原丝制备碳纤维的工艺流程如下：PAN原丝一预氧化一碳化一石墨化一表面处理一卷取一碳纤维将没有加捻的原丝，由送丝加捻机均匀平铺成无纬布，经洗涤槽，干燥后进入预氧炉。热空气在预氧炉中的流向与丝束运行方向相互垂直，温度波动 ±2℃。预氧化条件一般是 220～240℃、2．5h左右，使原丝外观由白色逐渐转变为棕黑色的预氧化丝，含碳量只有 60％左右。然后使幅宽收缩进入低温碳化炉，碳化需在纯净的惰性气流保护下进行，碳化温度谱为 480、600、720、900、960℃，此为碳化第一阶段；再进入高温碳化炉，进行碳化第二阶段，高温碳化炉是石墨管状炉，温度为 1600 ℃，碳化后纤维的含碳量被提高至95％以上，构成一种由梯形六元环所连接的叠层状结构，具有较高的强度和模量，根据碳化温度的差异，可获得不同规格的碳纤维。石墨化处理需在氩气流中进行，处理温度高达 2500～3000℃．经过石墨化，碳纤维进一步获得择优取向，强度和模量又有提高。聚丙烯腈纤维经碳化 (包括石墨化 )后的收率为40％-60％：由于碳纤维主要用于制作增强复合材料，所以应提高其粘合力，为此还需要进行表面处理，即用空气进行表面氧化 (如电解法 )。此外，为防止碳纤维发生机械损伤，保护其表面活性，对于已表面处理过的碳纤维还要上一层保护胶 (即上浆 )，上浆量约控制在 O．5％，上浆后的碳纤维经干燥和络筒即得成品。

5、碳纤维应用

5.1航空领域应用

由于碳纤维复合材料具有比强度、比刚度 (比模量)高，耐疲劳性能好，可没计性强等一系列独特优点，其在各种航空、航天与武器装备的轻量化、小型化和高性能化上起到无可替代的作用。航空以客机直升机、军用机为主要应用对象。飞机通过使用复合材料达到轻量化、省能化，使乘客数与飞行距离增加一架波音 777客机碳纤维的

耗用量达到 6～7吨，欧洲空中客车计划新一代飞机 A-308，每架用 35吨碳纤维，美国波音公司研制的 B7E7“梦想飞机”，已宣布其结构的50％将用复合材料制成，美国的无人攻击机 X．47A，号称 “飞马”，全机由复合材料制成，飞机领域的碳纤维需求增长可望加速。在航天领域，高强碳纤维复合材料也是导弹、运载火箭、人造卫星、宇宙飞船等结构上不可或缺的战略材料和技术。如碳／碳复合材料由于能耐 1 800℃以上的高温，耐烧蚀性与抗热震能力好，比强高、热膨胀系数小，适合制作火箭发动机的绝热壳体、喷管喉衬、导弹再入端头等。

5.2医用及体育

应用碳纤维复合材料的高档文体休闲用品中，高尔夫球杆、网球拍和钓鱼杆是三大支柱产品，其次是自行车、赛艇、赛车、弓箭、滑雪板、撑杆和乐器外壳。碳纤维复合材料的高尔夫球杆要比金属杆轻 30％~50％。目前钓鱼杆、赛艇等的生产基地已逐渐由台湾省、南韩转移至中国大陆沿海一带。而应用于医疗器械中的主要包括假肢、人造骨骼、韧带、关节以及 x光透视机等。日前在上海举办的第十二届中国国际自行车展览会上，来自法国、意大利、日本等国的参展商都纷纷展出了他们生产的最新自行车产品。其中最引人注目的是意大利PINARELLO公司生产的新材料自行车，每辆标价高达12万元人民币。有专家认为，用高功能纤维开发自行车或其零部件，而可能成为21世纪自行车所用材料的一个热点。

5.3一般工业

碳纤维复合材料在汽车工业应用于主体结构与压缩天然气瓶口；在以风力发电为主的能源领域应用于风机叶片、机舱罩、导流罩以及塔架结构；在武器装备防弹产品方面应用于防弹头盔、防弹服、运钞车、防弹汽车等。另外，碳纤维在海洋石油开采、纺机配件剑杆织机机械手、电气电子元件、印刷造纸罗拉中也已普遍应用。碳纤维吸附材料则广泛应用于各工业领域的 “空气净化 ”、“三废处理 ”。

6、碳纤维市场前景

从2017年开始，世界对碳纤维应用表现出了前所未有的兴趣，特

别是大型民用机上开始大规模应用碳纤维复合材料，市场供应转向吃紧。碳纤维价格一路攀升；2017年更是处于有价无市的状况。第一波士顿信贷银行（CSFB）分析师Anayst Masami指出，未来几年，全球碳纤维需求将以年均两位数的增幅快速增长，市场供应短缺至延续到2017年，甚至有可能会到2012年。

由于PAN基碳纤维持续紧俏，世界碳纤维生产商将在今后2年内扩增产能，有望推动产品价格大幅降低，并使PAN基碳纤维应用领域不断拓宽，有望进入传统的金属和玻璃纤维增强塑料等领域。未来两年，日本东丽、东邦公司计划扩能0.93万t/a，此外，三菱公司也将其日本丰桥地区的碳纤维装置能力扩增200t/a， 2017年投产，该公司总能力已提高到8150t/a。预计，2017年世界碳纤维产能将达到

4.86万t/a。未来市场前景极其广阔。

近年来，美国碳纤维生产和消费都有较大增长，处于供应不足状态；欧洲碳纤维市场也处于供不应求的状态，碳纤维消费的增长远远高于生产增长，应用领域与美国相仿。其他国家的碳纤维生产量远远小于消费量，主要靠从日本、美国、欧洲进口来解决，从应用领域看，体育休闲用品占首位，其次分别是工业应用和航空航天。2017年国外PAN基碳纤维消费结构预测。

2017年国外PAN基碳纤维消费结构预测 %

国家/地区工业应用航空航天体育休闲用品

日本 12 6 82

美国 35 43 22

欧洲 66 26 8

其他地区 29 12 59

7、结束语

进入 2l世纪，聚丙烯腈基碳纤维成为国内材料行业的新热点，许多工业企业非常看重碳纤维的发展应用，参与和支持碳纤维的研制与开发。国家给予了高度重视，把“聚丙烯腈基原丝及碳纤维”列入化纤业“十五”发展规划，可以预见我国碳纤维的生产将进入一个飞速发展的阶段。

我国的碳纤维质量处于低档产品。高端产品生产技术掌握在美国、

日本、英国、俄罗斯等少数几个国家。目前，国家科技政策已经调整，大力支持以企业为主体的科研模式已经确立，我们从事化纤科技的人马可以大显身手的时刻已经来临。机遇与挑战在等待着我们去迎接新曙光，为我国国防、经济等领域的长足发展奠定物质基础。

聚丙烯腈基碳纤维的发展现状2017-05-16 13:21 | #2楼

碳纤维是一种新型非金属材料。它一般不单独使用。多作为增强材料加入树脂、金属、陶瓷，混凝土等材料中构成复合材料。碳纤维复合材料具有高比强度、高比模量、耐高温、耐腐蚀、传热和热膨胀系数小等优异性能。既可以作为结构材料承载负荷，又可作为功能材料发挥作用。因此，近年来碳纤维的应用发展十分迅速，在航空、航天、汽车、风力发电、建筑、电子、体育运动器材等领域得到了广泛的应用[1-2]。

一、发展现状

1.国外发展现状

1959年聚丙烯腈碳纤维首先由日本的进腾昭南研制成功，1963年英国皇家航空研究中心在纤维处理过程中施加张力进行牵伸，制得高性能碳纤维。1967年日本东丽公司结合英美的技术，于1971年建成12t/a的生产线，20世纪80年代，碳纤维生产工艺不断改进，性能得到了迅速提高，30多年来，东丽公司开发出了系列碳纤维，如高强型碳纤维t300、t400、t700、t800、t1000；高模量石墨纤维m40；高强高模型碳纤维m40j、m50j等，代表了国际领先水平。目前实验室已经能够制得9.03gpa的碳纤维，但是距碳纤维的理论强度180gpa还有很大的差距。

世界上聚丙烯腈碳纤维的生产，目前已经分化为以美国为代表的大丝束碳纤维和以日本为代表的小丝束两大类[3]。日本东丽toray、东邦toho、三菱人丝mitsubishi、德国sgl、美国hexcel、cytec和zoltek是世界七大碳纤维制造商。表1为碳纤维生产商按丝束分类及产能列表[4]，从表1中可见，小丝束与大丝束产能比大约为 3:1。

如表1所示，国际上六大碳纤维生产厂家虽然采用不同的工艺路线，但都可生产出相当于日本东丽t700/t800的碳纤维。尤其是hercules公司采用硫氰酸钠(nascn)为溶剂,可生产出中模高强型碳纤维im7、im8等，大量应用于美国的军事工业。这说明工艺路线并不是碳纤维质量的决定性因素，也不是碳纤维落后的主要原因。

碳纤维的生产销售占全球碳纤维市场总和的78%，垄断并左右着全球市场，占据小丝束碳纤维产业界霸主的地位。表3东丽公司碳纤维产品及性能列表。

日本是小丝束碳纤维生产大家，并于1980年末期扩展至法国、美国、德国、英国等，合作建立子公司。美国的两大碳纤维公司cytec和hexcel，于1980年中后期通过和日本进行技术交流和合资，建立了千吨级碳纤维生产线。目前，军工用小丝束碳纤维90%都由日美两国掌握，全面限制对中国的出口。

2017年全球碳纤维的需求量为3.5万吨，预计到2012年全球碳纤维的需求量将为5.65万吨，专家预测世界碳纤维产量以每年7.7%左右的速度增长，但碳纤维消费的增长更快，达10.2%。因此，在2012年前，国际碳纤维仍是供不应求的局面。表4 2017-2017年全球pan基碳纤维的生产商及产能预测。

2.国内发展现状

我国于1962年开始研究pan基碳纤维，几乎与日本同步。1962年4月中国科学院长春应化所李仍元研究员和沈阳金属所张名大研究员开始协作碳纤维研制，金属所以粘胶丝为原丝，长春应化所以pan为原丝，1966年起吉林化学工业公司合成树脂厂也加入了pan基原丝的研制。1975年11月，由原国家计委和国防科委在北京联合召开了我国

第一次碳纤维会议，简称“7511”会议，会议目的是研究解决导弹、火箭、飞机、卫星等急需的防热材料和结构材料，首先要解决xx-xx型号头部急需的防热材料。“7511”会议制定了我国碳纤维及其复合材料10年发展规划，在国产碳纤维的发展上具有历程碑的意义。

1976年，中科院煤化所建成我国第一条pan基碳纤维扩大试验生产线，国内称为高强i型碳纤维（相当于t200）。我国1980年开始研制高强ii型碳纤维（相当于t300），先后有上海合成纤维研究所、吉化研究院合成树脂厂、吉林炭素厂等建成中试生产线。表5总结了国内碳纤维厂家原丝及碳纤维研制和技术水平情况，可看出国外所采用的溶剂体系国内都有研发，但由于条块分割的体制、投资严重不足和分散、重视实验研究而忽略工程化等种种原因，碳纤维的研制未取得实质性突破。这说明溶剂体系也不是目前我国碳纤维水平整体落后的主要原因，装备对技术的实现能力、工艺控制与实现能力、质量检测与保证能力是制约我国碳纤维工程化技术水平的主要因素。多年来，国产碳纤维仍徘徊在t300以下的水平，存在纤维性能低、毛丝、性能分散大、质量不稳定等问题；且无表面处理技术，仅能用作烧蚀材料。而且关键的原丝技术仍依赖于进口（先是英国考陶尔兹，后是日本旭化成，美国cytec），只能满足国内少量的军工行业烧蚀材料的需求，其余工业应用和高性能的结构复合材料应用碳纤维则需要大量进口。

面对这种情况，国家将碳纤维列为国家级战略材料，在近几个五年新材料发展计划中均为重点支持的首位。“十五”期间，由科技部组织，投入约1亿元资金，以“863”高科技重大项目的形式在全国3个科研单位（中科院山西煤炭化学研究所、北京化工大学及山东大学）同时展开带有竞争性质的技术攻关，碳纤维实验线的拉伸强度在4700mpa(1k)左右，已接近t700级的指标。“十五”末期，国防科工委组织了航天七○三所、中石油吉化分公司、中科院山西煤化所进行军工用t300碳纤维工程化技术攻关，分别在吉林和扬州建成了10吨级及20吨级t300级碳纤维中试工程化线，实现了宇航级t300碳纤维工程化小批量稳定制备技术，碳纤维及其复合材料性能达到了东丽宇航级t300碳纤维水平，提供满足军工部门使用要求的t300级1k、3k碳纤维。

【聚丙烯腈基碳纤维的发展现状】相关文章：