國內、國外及臺灣碳纖維發展狀況

1 我國碳纖維發展狀況

20世紀70年代末至80年代初，我國上海、吉林、遼源、蘭州、太原等聚丙烯腈(PAN)基碳纖維(CF)研制單位，先后完成了碳纖維的小試研究，建成了大同小異的碳纖維中試生產線，產品性能達到中強水平(抗張強度>1764N／mm2，模量>20N／mm2)。在20世紀90年代初期經過近10年的努力，能夠生產高強l型(抗張強度>2450N／mm2，模量>24N／mm2)，高強Ⅱ型(抗張強度>2940N／mm2，模量>20N／mm2)。個別廠還能生產石墨纖維(抗張強度>1960N／mm2，模量>30N／mm2)。

由于長期來我國碳纖維均為軍工及尖端技術服務，研制單位有限，只是小批量生產，其單位不會走出去推廣應用，同時碳纖維的售價又很高，從而阻礙了碳纖維在人們生活中的普及。我國碳纖維的工業化初具規模是在1985年，由國家科委出面，吉化公司從英國RK公司引進了一條年生產能力100t的碳纖維生產裝置，并并工投產。但仍然不能滿足需求，發展緩慢。

雖然我國研制碳纖維已有30余年的歷史，僅初步建立起工業雛形，生產的碳纖維質量至今仍處于低水平，關鍵問題是PAN
原絲質量未過關。因為用于制備碳纖維的PAN原絲要求高，應具備以下幾點要求：a)結構均勻致密，纖維內、外部的缺陷少；b)金屬等雜質含量低，溶劑殘留量低；c)纖維的超分子結構規整，取向度高，結晶度高；d)纖維的物理機械性能優異；e)纖維纖度小，直徑不勻率低；f)纖維的油劑或表面處理劑有利于原絲的預氧化和碳化等。而國內原絲主要表現在，金屬及機械雜質含量高、質量穩定性差、變異系數大、毛絲多、分散性差、易粘結、表面處理不配套、可用性差等，國內原絲質量不過關，使碳纖維的生產發展一直受阻。雖然國內一些著名的科研機構如中科院山西煤化研究所、上海合成纖維研究所、北京航天材料及工藝研究所、中國紡大(東華大學)化纖研究所等在此領域的研究從未中斷，不少試驗研究的結論也與國外公開發表的論文總體上一致，但多數都是對其性能研究的較多，而原絲的質量仍是問題，由此可見我國要加強對高性能碳纖維原絲的研究。 123456

2 中國臺灣碳纖維發展狀況

20世紀90年代，對于亞洲地區而言，除日本外，我國臺灣省是碳纖維及其復合材料的重要生產和使用地區。臺灣有關碳纖維的發展最早始于20世紀70年代初期，逢甲大學開始碳纖維的研究。在20世紀80年代初期，Kwang—Nan公司生產制造體育用品，如網球拍、釣魚竿、滑雪橇和自行車部件，因此臺灣具有“碳纖維(CP)運動器材王國”之稱。但臺灣沒有生產碳纖維的能力，直至20世紀80年代末期才擁有從聚丙烯腈的聚合和紡絲到碳纖維的制備這項技術，有能力向當地市場供應碳纖維。也就是說碳纖維自給率越來越大。如臺灣塑膠公司已經可提供碳纖維粗紗和碳纖維預制片的產品，供應給球拍制造廠商和高爾夫俱樂部，并提高用于航天工業的碳纖維的模量。
隨著社會的進步與科技的發展，一直從事碳纖維研究的逢甲大學，于2003年由柯澤豪教授研發出殺菌效果特高的活性碳纖維，殺菌率在99.99％以上。 123,123

3 國外的碳纖維發展狀況
日本是PAN基碳纖維的發源地，是碳纖維生產和應用大國。在20世紀60年代初，伴隨著碳纖維問世的同時，
日本的碳素公司就實現了通用型PAN基碳纖維的工業化生產。因為其起步較早，加上研究的又較深人，因此碳纖維的技術一直遙遙領先。在20世紀90年代初期開始對超高強度碳纖維、中空碳纖維、氣相生長線型和卷繞纖維及一種用于電池中的高電導碳纖維等新型碳纖維進行研究。現已制得強度達3820MPa，彈性模量230GPa的超高強度碳纖維；尺寸為l～3nm，直徑3～12nm的中空碳纖維，并已實現工業化生產；由東麗公司生產制得的碳纖維織物，其單位質量為l12g／m2，
在碳化工序中，經向和緯向的收縮率都為16％，即具有良好尺寸穩定性可用于生產高電導率織物的碳纖維；東邦公司制成了低微毛碳纖維短絲網及其PAN基(非織造布)原絲和制備，該原絲滿足氧鍵含量10％～17％，纖維長度25～65mm，厚度0.2～4.0mm，織物的單位質量為50～420g／m2，磷含量3×10-7-2.5×10-6，微毛≤1.0mg／g，采用滲碳XRD測定結晶尺寸為1.3～3.5mm。該碳纖維網一般用于隔熱體、隔地和絕緣體上。

日本的碳纖維發展一直處在世界的前沿，不僅在物理、化學性能方面有所突破，它們的聚丙烯腈基碳纖維的產量位居世界第一，其相關產品幾乎壟斷了世界市場。日本碳纖維工業發展之所以引人注目，不僅表現在碳纖維產業的發展方面，而且也表現在有許多出版物、專利和碳纖維新產品不斷問世等方面。另一方面，日本的東麗、東邦、三菱等公司的激烈競爭也促進了日本碳纖維的進一步發展。

有關碳纖維的專利除了日本最多外，其次就是英國，可見英國的聚丙烯腈基碳纖維的發展也是很快的。如克萊門森大學和弗吉尼亞聚合工藝研究所組成的合資公司研究出了一種低成本制造碳纖維原絲的方法，即用紫外固化制得低成本聚丙烯腈原絲(此法可以不使用溶劑，且適用于碳纖維制造。在聚丙烯纖維中添加光交聯組分，可減少紫外固化的時間)。此外用一種多壁(multi-wal1)碳納米管／聚丙烯腈(MWNT／PAN)的納米復合材料，經靜電紡絲成纖維，纖維在200。C的空氣中氧化，在1400。C碳化，制得靜電紡絲聚丙烯腈和多壁碳納米管復合材料制得的新一代碳纖維。

本文來自123

美國在聚丙烯腈基碳纖維的性能研究較多，注重其實用性，如碳纖維經DMF液處理后，其抗張強度有所提高，削弱了纖維的直徑，降低了表面缺陷，極大地擴大了其應用領域。聚丙烯腈三元共聚物經紡絲生成的前驅體通過紫外照射，易于碳化且穩定，大大降低了聚丙烯腈基碳纖維的生成成本，很有進一步推廣的價值。

其它各國如韓國、法國、印度、澳大利亞等國也在不斷地進行聚丙烯腈基碳纖維的研究，無論是為了國防等尖端技術還是為了民用，都是極具開發價值的，其市場也是可觀的 內容來自123456