1.. Koolstofvezelcomposieten zijn voornamelijk samengesteld uit polyacrylonitril - gebaseerde koolstofvezels en hars - gebaseerde matrices, met significante prestatievoordelen
Koolstofvezel is een filamentair koolstofmateriaal, gemaakt van organische matrixvezels zoals polyacrylonitril (of asfalt, viscose) door hoge {- temperatuurontledingsmethode onder inert gas bij een temperatuur boven 1000 graden Celsius (het resultaat is de verwijdering van de elementen behalve koolstof), met een diameter van 5 {{3} 10 micron. High-polymer met een koolstofgehalte van meer dan 90%
Koolstofvezel heeft uitstekende mechanische eigenschappen en het soortelijk gewicht ervan is minder dan 1/4 van dat van staal. De treksterkte van koolstofvezelcomposieten is in het algemeen boven 3500 mpa, wat 7 - 9 keer is die van staal. Het is de vezel met de hoogste specifieke sterkte en hoogste specifieke modulus tussen de hoge {- prestatievezels die momenteel in grote hoeveelheden worden geproduceerd, en heeft een lage dichtheid, corrosieweerstand, hoge temperatuurweerstand, wrijvingsweerstand, vermoeidheidsweerstand, hoge trillingsversterking, hoge elektrische en thermische geleidbaarheid, lage thermische en moistuurcoëfficiënt, hoge x {8} RAY -penetratie, hooggeleider, hoog x {8} RAY -penetratie, hooggeleider, hooggeleider. Niet-magnetisch, maar het heeft de kenmerken van elektromagnetisch afschermingseffect en is een belangrijk strategisch materiaal voor de ontwikkeling van de nationale defensie- en militaire industrie en nationale economie. Het wordt veel gebruikt in de militaire industrie, ruimtevaart, sportartikelen, auto -industrie, energieapparatuur, medische apparatuur, engineeringmachines, transport, constructie en zijn structurele versterking.
Koolstofvezel kan worden geclassificeerd volgens verschillende dimensies zoals voorlopertype, productiemethode en prestaties. Volgens het type voorloper kan koolstofvezel worden geclassificeerd in polyacrylonitrile (pan) - gebaseerde, asfalt - gebaseerd en viscose - gebaseerde koolstofvezel. Onder hen heeft polyacrylonitril - gebaseerde koolstofvezel de voordelen van uitstekende kwaliteit van eindproduct, eenvoudig proces en uitstekende productmechanische eigenschappen. Sinds de komst in de jaren zestig heeft het snel de reguliere positie inneemt, goed voor meer dan 90% van de totale koolstofvezel. Op dit moment verwijst koolstofvezel in het algemeen naar Pan - gebaseerde koolstofvezel.
Volgens het aantal vezels kan koolstofvezel worden verdeeld in kleine pijlen en grote pijlen, en volgens mechanische eigenschappen kan polyacrylonitrile - gebaseerde koolstofvezel worden onderverdeeld in vier categorieën: High - sterktetype, hoog - sterkte gemiddeld model, hoogmodel, hoog model en hoog {{3} kracht hoog model. Kleine sleepkoolstofvezel was aanvankelijk 1K, 3K en 6K en ontwikkelde zich geleidelijk tot 12K en 24K. Het wordt voornamelijk gebruikt in hoog - technische velden zoals nationale defensie- en militaire industrie, evenals sport- en recreatieproducten, zoals vliegtuigen, raketten, raketten, satellieten, vissersuitrusting, golfclubs, tennisrackets, enz. Grote sleepkoolstofvezel verwijst meestal naar koolstofvezel boven 48k, inclusief 48k, 60k, 80k, 80k, 80K, enz. Gezondheid, elektromechanisch, civiele techniek, transport en energie, enz.
Composietmaterialen van koolstofvezel zijn samengesteld uit matrixmaterialen en koolstofvezelversterkingsmaterialen. Door de wederzijdse complementatie van matrixmaterialen en koolstofvezel in prestaties, wordt een synergetisch effect geproduceerd. De uitgebreide prestaties van composietmaterialen van koolstofvezel zijn beter dan die van de oorspronkelijke componentmaterialen en voldoet aan verschillende vereisten. Composietmaterialen van koolstofvezel hebben de kenmerken van lichtgewicht, goede mechanische eigenschappen, flexibel structureel ontwerp, verstelbare prestaties, brede bronnen en lage kosten. Ze spelen een belangrijke rol in de ontwikkeling van nationale defensie en militairen, en zijn op grote schaal gebruikt in verschillende vliegtuigen, drones, raketten, lanceervoertuigen en satellieten.
In koolstofvezelcomposietmaterialen is het matrixmateriaal voornamelijk hars - gebaseerd, goed voor meer dan 90% van het marktaandeel. Het matrixmateriaal is verdeeld in twee categorieën: metaal en niet - metaal. De algemeen gebruikte metaalmatrix is aluminium, magnesium, koper, titanium en hun legeringen, en de niet -- metaalmatrix is voornamelijk synthetische hars, rubber, ceramic, grafiet, koolstof, enz. samengesteld marktaandeel.
2. Na twee ontwikkelingsgolven blijft het toepassingsveld uitbreiden
De ontwikkeling van koolstofvezel is ontstaan in de jaren 1950 en 1960. De Verenigde Staten, Japan en het Verenigd Koninkrijk waren de eerste die productieprocessen van koolstofvezel ontwikkelden. In 1958 verhitte Roger Bacon van Union Carbide Corporation in de Verenigde Staten Rayon in argon en produceerde per ongeluk koolstofvezel. Sindsdien is het potentieel van koolstofvezelmaterialen geleidelijk erkend. In 1960 ontwikkelde Richard Millington van Hithompson Fiberglass Company (VS) een methode om het koolstofgehalte in Rayon -vezels te verhogen tot 99 WT%. In de jaren zestig leidden Japanse en Britse bedrijven de ontwikkeling van laboratoriumtechnologie van polyacrylonitril (PAN) - gebaseerde koolstofvezelproductie. In 1959 produceerde Akio Shindo van het Osaka Institute of Engineering Technology in Japan met succes koolstofvezel met een koolstofgehalte van ongeveer 55 WT% met behulp van een lage - kostenmethode; Toray Industries of Japan Trial - produceerde Pan Carbon Fiber in 1964 en ondertekende een licentieovereenkomst voor het PAN -proces met het Osaka Institute of Engineering Technology in 1970. W. Watt, LN Phillips en W. Johnson van het Royal Aircraft Corporation van het Verenigd Koninkrijk Apparie voor een octrooi voor een patent voor het carbon van het carbon van PAN FIBERS in 1963; Vervolgens verleende het National Research and Development Corporation van het Verenigd Koninkrijk licenties voor het proces aan Rollsroyce, Morganite en Courtaulds.
De composietmateriaalindustrie van koolstofvezel begon in de jaren zeventig en tachtig. Bij de ontwikkeling van koolstofvezelproductietechnologie hebben de Verenigde Staten, het Verenigd Koninkrijk en Japan nauw samengewerkt. In 1970 ondertekende Toray een samenwerkingsovereenkomst met Union Carbide Corporation van de Verenigde Staten, waarbij de carbonisatietechnologie van Union Carbide Corporation van de Verenigde Staten werd verkregen, en Union Carbide Corporation van de Verenigde Staten vertegenwoordigden de koolstofvezelproducten van Toray. In 1971 vestigde Toray een 12 - ton koolstofvezelproductielijn en begon T300 koolstofvezel te produceren en lanceerde het eerste commerciële koolstofvezel composietproduct - vissersstang in 1972. De oliecrisis in 1973 maakte het dringend voor vliegtuig om het gewicht van de fuselage te verminderen om het brandstofverbruik te verminderen. Vervolgens begonnen vliegtuigfabrikanten zoals Boeing en Airbus de toepassing van koolstofvezelcomposieten te verkennen. In 1982 begonnen Boeing 757, Boeing 767 en Space Shuttle T300 koolstofvezel te gebruiken. CFRP is in de technische toepassing van ruimtevaartstructuren ingevoerd, waaronder militaire en civiele vliegtuigen. In de jaren tachtig, met een enkele - lijnproductiecapaciteit van 1.000 ton/jaar, heeft Toray in feite de meeste van zijn bestaande productreeksen gerealiseerd, namelijk de vroege T300, de middellange termijn T800 en T1000, en de latere M60J. Met de wijdverbreide toepassing van koolstofvezelcomposieten in vliegtuigcomponenten overschreed de cumulatieve koolstofvezelproductie van Toray in 1988 10.000 ton.
Composieten van koolstofvezel hebben twee vraaggolven ervaren, de eerste aangedreven door het ruimtevaartveld. De eerste golf van toepassing van koolstofvezelcomposieten verscheen in de jaren negentig en 2000, toen fabrikanten van civiele vliegtuigen met succes en geleidelijk meer composietmaterialen van koolstofvezel gebruikten om vliegtuigen te vervaardigen, waardoor de vereisten van de luchtvaartmaatschappijen voor de integratie van de luchtvaartmaatschappijen worden gehaald door de integratie van de onderdelen te verminderen. In 1990 werd Toray's CFRP -prepreg gebruikt door Boeing te gebruiken voor de belangrijkste rompstructuur van de Boeing 777. In 2003 lanceerde Boeing het Boeing 787 -project, met behulp van een grote hoeveelheid CFRP (50WT%) in de romp en hoofdstructuur; In 2005 lanceerde Airbus het A350 XWB -project, dat ook een grote hoeveelheid CFRP gebruikte (53WT%).
The second wave of demand for carbon fiber composites was driven by non-aerospace industries. Since the 2010s, the application of carbon fiber composites has expanded dramatically from aerospace to non-aerospace industrial uses, and is characterized by large quantities and low costs. In 2007, Zoltek cooperated with wind turbine OEM Vestas to use carbon fiber in wind turbine blades. Compared with blades made of glass fiber composites, the use of carbon fiber composites in 60-meter-long blades is expected to reduce weight by 38%, reduce costs by 14%, and extend blade life. In 2014, Toray acquired Zoltek, a world-leading supplier of large-tow (>50K) Koolstofvezel en de productiecapaciteit van koolstofvezel zal toenemen tot 35.000 ton/jaar.