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国内外沥青基碳纤维的生产和应用

时间:2018-01-22 21:58:20 浏览:

  国外沥青基碳纤维的研究开发始于20世纪50年代末期,60年代初由日本群马大学研制成功,60年代末在日本吴羽化学公司实现工业化生产,生产规模为120 吨/年,目前该公司沥青基碳纤维的生产能力已经发展到900吨/年,生产工艺采用以通用级各向同性沥青为原料的离心纺丝路线,后道工序为稳定化和碳化。美国UCC(现为Amoco特性纤维)公司于1970年成功开发出了以石油沥青为原料的沥青基碳纤维,并于1975年通过中试,1982年投入工业化生产,目前其生产规模已经达到 230吨/年。日本三菱化学公司于 1998年 10月又投产了一条 200吨/年的沥青基碳纤维生产线,使该公司的沥青基碳纤维的生产能力达到了 500吨/年。日本石墨纤维公司继承了日本制铁和日本石油两大公司的技术实力,于1995年合资成立了"Granoc"沥青碳纤维公司,积极开展沥青基碳纤维的应用研究,不仅提高了产品性能,而且开发了很多新品种,如低模量型、中模量型、航空航天级产品等。新日本制铁与新日铁化学公司共同开发了拉伸强度大于 392 GPa、强度大于 2940 MPa的沥青基石墨化纤维。尤尼吉卡和大阪瓦斯公司合资的 Donac公司沥青基碳纤维生产能力为 300吨/年,近年来该公司又开发了适合生产沥青基碳纤维和活性碳纤维的高速纺丝沥青原丝新工艺。兴亚石油和田中贵金属工业公司合作开发了以各向同性或各向异性沥青为纺丝原料,制备平均丝径为5μm以下的超细沥青基碳纤维的生产方法。

  

  我国沥青基碳纤维的研究和开发较早,但在开发、生产及应用方面与国外相比有较大的差距。20世纪70年代初期,上海焦化厂使用煤焦油作为原料 开发成功沥青基碳纤维,但由于产品质量和研究结果不稳定等原因,最终没能实现工业化生产。70年代末期,中国科学院山西煤炭化学研究所 开始研究沥青基碳纤维,并于 1985年通过小试,此后又经过了一系列的研究,都取得了满意的结果。随后,原冶金工业部在山东烟台筹建了新材料研究所,并建设了一套生产能力为 70-100吨/年的沥青基碳纤维生产装置,90年代初将该装置生产能力扩大到 150 吨/年。 但由于设备及缺乏改造资金等问题,装置一直处于停产状态。20世纪90年代初期,辽宁省鞍山东亚碳纤维有限公司投资1.2亿元人民币从美国阿西兰德公司引进了一条 200吨/年的熔喷法沥青基碳纤维生产线,并于1995年建成投产,目前装置运行已趋于正常。另外,中国科学院山西煤炭化学研究所协助河北省大城兴建了一条 100吨/年的熔纺法通用型沥青基碳纤维生产线,后因资金问题没能正常运转;兰州碳素厂和中国科学院山西煤炭化学研究所建有的沥青基碳纤维生产装置分别为 30 吨/年和 10吨/年。近年来,我国碳纤维的产量虽有增加,但与不断增长的需求相比仍有较大的差距。

  

  我国沥青基碳纤维与聚丙烯腈基碳纤维相比发展较慢,但由于生产成本较低,价格约为聚丙烯腈基 碳纤维的1/3-1/4,因此沥青基碳纤维在民用及建筑领域的应用前景较为广阔,这将为我国沥青基碳纤维的发展提供良好的机遇。