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尽管碳纤维生产流程相对较短,但生产壁垒很高,其中碳纤维原丝的生产壁垒是难中之难,具体表现在碳纤维原丝的喷丝工艺、聚腈聚合工艺、腈与溶剂及引发剂的配比等。更复杂的是三方向、四方向、七方向和九方向的编织物,那是根据特殊设计要求而制造的,没有商品。目前世界碳纤维技术主要掌握在日本的东丽公司、东邦Tenax集团和三菱人造丝集团,这三家企业技术严格保密,工艺难以外露,
而其他碳纤维企业均是处于成长阶段,生产工艺在摸索中不断完善。根据产品规格的不同,碳纤维目前被划分为宇航级和工业级两类,亦称为小丝束和大丝束。通常把48K以上碳纤维称为大丝束碳纤维,包括48K、60K、120K、360K和480K等。碳纤维具有一般碳素材料的特性,如耐高温、耐磨擦、导电、导热及耐腐蚀等,但与一般碳素材料不同的是,其外形有显著的各向异性、柔软、可加工成各种织物,沿纤维轴方向表现出很高的强度。宇航级碳纤维初期以1K、3K、6K为主,逐渐发展为12K和24K,主要应用于和高技术,以及体育休闲用品,像飞机、、火箭、和钓鱼杆、高尔夫球杆、网球拍等。比如一架空客A380需耗用30吨碳纤维、一架
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%。
民用大飞机、支线客机和民用公务机提供树脂体系、高质量的碳纤维预浸料及碳纤维复合材料制件。
碳纤维高强度、高模量、耐腐蚀、等性能,可以有效地提高叶片刚度,减轻叶片重量,增长叶片使用寿命,提高风能利用率。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优质原丝,并于1967年成功生产T300PAN-CF。随着大丝束碳纤维的广泛应用,碳纤维价格的不断降低,碳纤维在大型叶片中的应用已成为一种趋势。未来风力发电叶片制造中,碳纤维代替部分玻璃纤维应用于叶片、且用量逐步增加是碳纤维复合材料发展的必然结果。1963年,英国皇家航空研究所(RAE)的瓦特和约翰逊成功地打通了制造PAN基碳纤维(在热处理时施加张力)的技术途径
1964年,英国Courtaulds,Morganite和Roii--Roys公司利用RAE技术生产PAN基碳纤维 1965年,日本群马大学的大谷杉郎发明了沥青基碳纤维美国UCC公司开始生产高模量黏胶基碳纤维(石墨化过程
中牵伸)1970年,日本吴学公司生产沥青基碳纤维(10吨/月),日本东丽公司与美国UCC进行技术合作
1971年,日本东丽公司工业规模生产PAN基碳纤维(1吨/月),碳纤维的牌号为T300,石墨纤维为M40