自2010年以来,全球碳纤维市场已从不到4万吨增长到2019年的10万吨以上。在此期间,碳纤维增长平稳且不间断,每年增长速度达到10%到12%。
但是2020年,随着COVID-19大流行来袭,全球碳纤维几乎在一夜之间发生了变化。2020年,全球对碳纤维的需求总计约为10.5万吨,只比2019年增长1%,预计在2021年,增长幅度也只为1%。
碳纤维市场受到许多领域应用增长的推动,例如航空航天、风能、体育用品、船舶、汽车、压力容器等。在2020年之前,所有这些细分市场的增长率以及整个行业的增长率都在稳步上升。
碳纤维重量轻但比强度高,是要求较高的机械设备轻量化的理想材料。半导体行业用碳纤维种类不同工艺有何区别
稳定:使用400度加热氧化的方法使热塑性PAN线形大分子链转化为非塑性耐热梯形结构,使其在高温下不熔不燃,保持纤维形态,热力学处于稳定状态。
碳化:需要在温度1千到2千度,将PAN中非碳元素驱除,而后生成含碳量90%以上的具有乱层石墨结构的碳纤维。
石墨化:需要温度在2千到3千度,将无定型、乱层结构的碳化材料向三维石墨结构转化,是提高碳纤维模量的主要技术措施。
碳纤维从原丝生产工艺到制成品的详细过程就是由上道原丝生产工艺产出PAN原丝,经过送丝架湿热预牵伸后,由牵伸机器依次传送到预氧化炉,经过数台预氧化炉群的不
同梯度的温度烤化后,形成氧化纤维即预氧丝;预氧丝经过中温、高温碳化炉后形成碳纤维;碳纤维再经过表面处理上浆、干燥等工艺得到碳纤维成品。全过程连续走丝,
精确控制,任何一道工序出现些许问题都会影响稳定生产和碳纤维产品的质量。碳纤维生产工艺流程长,技术关键点多,生产壁垒高,是多学科、多技术的集成。
江苏航天航空用碳纤维种类多样的生产厂家目前碳纤维复合材料的强度约为1400MPa,而一般的钢的强度只为600MPa左右。显然,碳纤维的比强度远高于钢。
传统的碳纤维生产过程主要包括纤维纺丝、热稳定化、碳化以及石墨化等环节,再加上高压下烘烤分离的树脂和碳纤维布,一共需要24个小时以上。而锻造碳纤维的生产耗时则明显缩短了许多,将切碎的碳纤维丝与树脂结合并夹在两个钢模之间,然后放在1200-1500psi的压力下加热3分钟就能制造完成。生产周期的大幅缩短意味着锻造碳纤维的生产成本将大幅降低。
还有一个优势,短切碳纤维与树脂混合后,在高压的作用下,它的流动性好,能够成型复杂结构的零部件。
就拿碳纤维和我们常见的钢材来说,碳纤维的强度在 400 到 800 兆帕左右,而普通钢材的强度为 200 到 500 兆帕。再来看韧性,碳纤维和钢材基本类似,没有明显的区别。
碳纤维具有更高的强度,更轻的重量,所以说碳纤维在新材料中地位不可撼动。正因为这种优势,碳纤维增强复合材料(CFRP)在加工过程中,基体和纤维存在较为复杂的内部相互作用,使其物理特性与金属有较大区别,CFRP密度远小于金属,而强度大于绝大部分金属。因为 CFRP 的不均匀性,在加工过程中往往会出现纤维拉出或基质纤维的脱离;CFRP 具有较高的耐热性和耐磨性,使其在加工过程中对设备的要求较高,因此生产过程中产生大量切削热对设备磨损较为严重。
进行合理裁剪形成 0°、30°、45°、90°等纤维走向,将复杂的构件分解为 每一片层逐一卷制叠成为预制件;
关于上海复晟碳纤维
目前上海泰晟的复晟碳纤维复合材料已用于以下几个领域:液晶领域:搬运手臂、Cassette支撑杆、清洗耐腐蚀支撑杆、搬运辊轴;半导体领域:导热要求高元器件、晶圆搬运手臂/手掌;机器人领域:轻量化、刚性要求较高部件、耐候性要求较高部件(耐腐蚀、振动衰减);纺织领域:经编机槽针床/芯、超4米长辊轴、综框等。
自德国提出工业4.0后,包括机器人、物联网、工业大数据等也都跟着蓬勃发展,而原本在机器人产业就已扮演要角的日、德等工业大国,更是趁此趋势大力发展机器人及机器手臂。复晟碳纤维机械臂在机器人手臂应用中有着成熟的技术和前沿的设备制造工艺。
其力学性能可通过设计进行管理和改变,尤其是它在振动管理及精度管理方面具有传统合金材料不可比拟的优势。江苏航天航空用碳纤维种类多样的生产厂家
为了进一步降低能耗,提高生产效率,纺织机械设备开始逐步在零部件中应用碳纤维材料。半导体行业用碳纤维种类不同工艺有何区别
现代竞争武器装备向着低能耗、大载荷、隐身化和高机动性快速发展,对制造武器装备的新材料技术提出了新的更高要求。回顾历史不难发现,碳纤维材料每次取得重大研究进展,都伴随着相关需求的有力牵引。20世纪50年代,为解决导弹喷管和弹头耐高温、耐腐蚀等关键技术难题,美国率先研制出了粘胶基碳纤维。此后,伴随着更高性能、更多品种碳纤维材料的出现,看似柔软的纤维也成了大国竞争的“新材料”。碳纤维是含碳量在95%以上的新型高性能纤维,制造技术难度大,是衡量武器装备系统先进性能的重要标志。碳纤维材料的制造工艺十分复杂,涉及化工、纺织、材料、精密机械等领域,是一项集多学科、高精尖技术于一体的系统工程。半导体行业用碳纤维种类不同工艺有何区别
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