国外碳纤维的发展
1959年日本发明了用聚腈原丝生产碳纤维的方法。1962年,日本东丽公司开始生产,之后又积极研制用于生产碳纤维的原丝,并于1967年成功生产T300PAN-CF。同时,英国皇家航空研究所,对PAN纤维生产技术进行技术改进,随后英国考陶尔公司利用这项技术开始生产高强度、高模量PAN基碳纤维。1969年,日本东
丽公司研究成功特殊的单体共聚PAN基碳纤维,结合美国、法国、德国也都引进或开发了PAN原丝基碳纤维的生产。原苏联开始主要研究以人丝为原料制造碳纤维,后转向PAN基碳纤维。另外印度、南斯拉夫、以色列、韩国也在以PAN原丝制取碳纤维方面开展了大量的研制工作。碳纤维复合材料已广泛应用于民用大飞机,欧洲空中客车A380使用复合材料达25%左右,美国波音梦幻客机B787使用复合材料达50%。日本东丽公司的碳纤维研发与生产一直处于领水平。碳纤维材料如果应用在轨道交通车辆上,除了满足强度、刚度、减重方面的要求,安全性一定时绕不开的话题。经过很多高铁列车的相关事故出现,人们开始对高铁的安全性质疑,甚至是影响未来高铁走向世界的重要因素。安全性核心就在于防火问题,高铁列车是一个密封空间当火灾发生时,乘客是没有办法逃生的。而且阻燃性不好的话造成的伤害更大,那么使用碳纤维后,因碳纤维具有一定的阻燃性、烟密度、熔滴性以及烟毒性等应用在列车上。另外印度、南斯拉夫、以色列、韩国也在以PAN原丝制取碳纤维方面开展了大量的研制工作。这也是为什么高铁要使用碳纤维材料的原因。
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碳纤维与金属材料z大的不同在于,一般选定一种金属材料其强度给定的,碳纤维是一种各向异性的结构材料,平行于纤维方向与垂直纤维方向性能不同,所以碳纤维材料能够通过的铺层设计,尽可能的发挥出性能的优势。例如常见的碳纤维板,不同的铺层角度所带来的性能也是不同的。日本东丽、东邦和三菱三家公司的高性能小丝束碳纤维生产能力合计为17500t/a,。
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