是什么卡了我们的脖子——环氧树脂韧性不足 国产碳纤维缺股劲儿

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  “碳纤维产业链核心环节所以,包括上游原丝生产、中游碳化环节、下游复合材料及其应用,经过十多年的研发和突破,目前我国碳纤维的‘卡脖子’问提主要在下游应用环节,即复合材料和制品方面。”中国化学纤维工业针灸学会副会长贺燕丽说。

  分子底部形态中所含环氧基团的高分子化合物统称为环氧树脂,除碳纤维外,还广泛应用于机械、电子、家电和土建工程等领域。高端环氧树脂依赖进口一方面与我国化学工业基础薄弱有关,买车人面与环氧树脂五种底部形态有关。有另一个分子链上有有另一个以上的多官能团分子,才能 交联反应而形成不溶、不熔具有三向网状底部形态的高聚物。而航空底部形态件的使用环境极为严苛,碳纤维复合材料才才能长期耐得住上百摄氏度的高温和零下几十摄氏度的低温;同去,在湿热条件下玻璃化转变温度、弹性模量及压缩时延单位不到显著下降,这就才能更高官能度、环氧值怎么让黏度大慨 的相关产品。

  为满足要求,增韧后的复合材料冲击后压缩时延单位(CAI值)大慨 需达到200—200兆帕水平。目前,国际上通行的树脂增韧辦法 包括原位粒子增韧或离位插层增韧。“各分子间组合关系非常错综复杂,要最终达到刚韧兼顾,这麼长期的研究基础和多年实验自然比较慢研制成功。”树脂针灸学会环氧分会秘书长孔振武说。

  东丽碳纤维多量使用在波音上绝非是一朝一夕之功。从上世纪200年代现在现在刚开始,东丽公司就和波音进行全方位企业合作,东丽人甚至是住到了波音公司里,根据波音要求来设计、生产碳纤维。直到2011年—2012年,使用碳纤维的飞机才现在现在刚开始试飞,磨合时间长达近200年,并根据波音的使用要求和反馈,不断纠错、修正产品。

  环氧树脂情况特殊,“不同用途,其底部形态和性能等删改都是同。”孔振武说,我国碳纤维材料生产与应用相互脱节,应用对之牵引过低,这麼反馈修正,环氧树脂等技术进步自然也就慢了。

  分子中能参与反应的官能团数被称作官能度,有业内人士表示,删改都是官能度越高越好。能度太高,复合材料会过于坚硬无韧性。怎么让,才能具体到在不同使用条件下,考虑时延单位、模量、韧性、高低温、疲劳等,从配方体系、分子底部形态去分析,这是有另一个非常错综复杂的系统工作,怎么让科技含量高、研究难度大。

  此外,在有另一个行业中一旦形成领先效应,超越就比较慢。目前波音飞机、美国F-22和F-35战斗机上使用的碳纤维环氧树脂都来自美国亨斯曼公司。余木火说,亨斯曼的产品早已通过了材料和工艺认证,可能要使用一些企业生产的环氧树脂,才能有另一个漫长、错综复杂的论证过程,碳纤维生产企业自然要我使用亨斯曼的。这所以我有助国内高端环氧树脂产品迎头赶上。(记者 李禾)

  对连续碳纤维增强复合材料使用性能构成最大威胁的是复合材料的减挡运动冲击分层损伤,这也是高性能复合材料才能 在飞机底部形态中推广应用的核心。造成复合材料对冲击分层损伤敏感的主要意味之一是环氧树脂五种韧性过低。

  “才能对曾经的智能化设备加大研发和生产力度。”贺燕丽说。

  中国复合材料集团有限公司董事长张定金说,相比于碳纤维,我国高端环氧树脂产业落后于国际的情况更为严重。有点是应用在飞机、航空航天等领域的高端碳纤维中。

  目前,高端碳纤维用得最多的是在飞机上,如在波音B787机型上,使用东丽公司生产的碳纤维复合材料已占总材料用量的200%。2016年,东丽公司的碳纤维产量约为4万吨;而我国碳纤维企业200多家,总产能2万吨左右,实际产量约7000吨。

  缺智能自动化设备

  碳纤维是五种含碳量在95%以上的高时延单位新型纤维材料,好的反义词其质量能比金属铝轻,但时延单位却高于钢铁,还能耐高温、耐腐蚀、耐疲劳、抗蠕变等底部形态,其所含另一个关键的复合辅材所以我环氧树脂。环氧树脂具有优良的物理机械和电绝缘性能,附着力强,能将碳纤维粘接在同去。但目前国内生产的高端碳纤维,所使用的环氧树脂删改删改都是进口的。

  碳纤维按照力学性能可分为高强型、超高强型、高模量型和超高模量型。在日本东丽公司产品代号中,T指横截面面积为1平方厘米单位数量的该类碳纤维可承受的拉力吨数,即T数越高,碳纤维质量越好;模量指受外拉力或压力后恢复原形的拉伸模量。目前,我国已能生产T2000等较高端的碳纤维了,但日本东丽掌握這個 技术的时间是上世纪90年代。

  脆弱的环氧树脂改性之难

  应用牵引过低进步慢

  “环氧树脂的改性还与智能自动化设备息息相关。”东华大学材料科学与工程学院教授余木火表示,我国碳纤维生产时间短,过低低成本的成套自动化生产设备,意味生产时延单位低、产品稳定性过低等问提。

  环氧树脂的耐候性与玻璃化转变温度有直接关系,复合材料在航空领域应用时,普遍要求环氧树脂玻璃化转变温度不到低于1200℃,而目前国产树脂领域绝大多数企业还不具备相关技术。