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碳纤维是什么?
什么是碳纤维?
碳纤维是一种含碳量在90%以上的高强度、高模量纤维的新型纤维材料,不仅具有碳材料的固有本征特性,而且兼备纺织纤维的柔软可加工性,是新一代增强纤维。
从石油、煤炭、天然气均可以得到丙烯;丙烯经氨氧化后得到丙烯腈,丙烯腈聚合和纺丝之后得到聚丙烯腈(PAN)原丝,再经过预氧化、低温和高温碳化后得到碳纤维,并进一步制成碳纤维织物和碳纤维预浸料,作为生产碳纤维复合材料的原材料。
碳纤维经与树脂、陶瓷等材料结合,形成碳纤维复合材料,最后由各种成型工艺得到下游应用需要的最终产品。
“大小丝束”的区别
碳纤维中的“大”“小”指什么?
碳纤维分类标准有很多,从丝束规格角度分类,可以将碳纤维分为小丝束和大丝束。丝束规格是碳纤维的一个重要指标,是指每束碳纤维中所含的单纤维根数,1K代表一束碳纤维中有1000根丝。
1. 定 义
2. 性能、价格特点
3. 应用场景
“大小丝束”各有所长,不能互相替代
问:大丝束是小丝束的升级产品吗?为什么小丝束碳纤维可以用在高端领域,而目前大丝束碳纤维不行?
答:碳纤维的发展是从小丝束起步,然后才慢慢发展到大丝束,但大丝束碳纤维并不是小丝束碳纤维的升级产品,它们有各自的应用场景。
小丝束碳纤维被称为“宇航级碳纤维”不仅仅是因为制法工艺难、成本高,还因为小丝束碳纤维进入航空航天等领域时间早,而这一领域有严格、漫长的认证环节,获得认证本身就很难,一旦认证投入使用,伴随终端产品的不断迭代,小丝束碳纤维也需不断地提供产品所需性能的材料。
大丝束碳纤维因出现较晚,没有进入航空航天等领域更新迭代的全过程,考虑到稳定性等因素,再想进入这一领域就比较难。问:大丝束碳纤维相较于小丝束碳纤维的突出优势在于成本低,成本低是否意味着技术水平低?大丝束成本低在哪呢?
答:大丝束相对于小丝束成本低,是因为在同样的时间效率条件下,大丝束产量大、工效高,成本自然就降下来了。从用户体验的角度看,比如用碳纤维缠绕制作一个75兆帕的氢气瓶,大丝束碳纤维可能几下就缠绕制作完成,小丝束可能就需要缠绕制作好几天,效率完全不同,这里可以形象地把大丝束和小丝束类比作宽胶带和窄胶带的关系。
大丝束碳纤维作为原料成本降下来后,下游制作加工终端产品时,加工成本也就降下来了,盈利能力上去了,所以大丝束碳纤维上下游产业链的竞争优势就在于此。
问:大、小丝束碳纤维哪种产品更有前景?中国石化的在碳纤维领域的发展方向是什么?
答:将来大、小丝束碳纤维发展不会是一种竞争关系,而是一种互相促进、互相借鉴的关系。
大丝束碳纤维及复合材料应用前景广阔,目前我国每年进口3万吨左右碳纤维,其中一半以上是大丝束碳纤维。中国石化等企业也在积极进军碳纤维复合材料领域,因为碳纤维本身只是半成品或者说原料,只有跟热固性树脂等材料复合在一起形成制品的时候,其性能就能够充分得到更好发挥。(答者为中国石化集团公司首席专家 庄毅)
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