当前位置:首页 > 粉体资讯 > 行业要闻 > 正文
煤化所刘耀东研究员:高性能碳纤维制备技术与产业发展趋势(报告)
2022年06月14日 发布 分类:行业要闻 点击量:131
觉得文章不错?分享到:

碳纤维由于其具有高强度、高模量、低密度,且具有良好的导电、导热、耐高温、耐腐蚀、无蠕变、线膨胀系数小、电磁屏蔽性能优异等特点,是目前商用价值最高的无机纤维材料之一,已逐渐成为各国高科技领域不可或缺的战略基础材料。


目前能实现工业化生产碳纤维前驱体的主要有再生纤维素纤维(粘胶)、沥青和聚丙烯腈(PAN)。粘胶剂碳纤维因原料调制复杂、产品性能较低,未得到大规模发展;中间相沥青基碳纤维拉伸模量高,具有良好的导热、导电性能;而聚丙烯腈(PAN)基碳纤维由于其独特的结构特点,在热解过程中较易形成耐热梯形结构,并经过高温热处理过程最终形成完整的石墨片层结构,因此,具有优异的拉伸强度、拉伸模量和力学性能,是目前产量最大的碳纤维品种,占碳纤维总产量的90%以上,作为复合材料增强体,广泛应用于航空航天、国防军工、建筑和体育休闲等领域。

碳纤维按生产原料来源分类对比

分类

核心工艺

优势

劣势

现状

PAN基

原料的聚合、碳化成丝、纺丝工艺

成品品质优异,工艺较简单,产品力学性能优良

/

已成为主流

沥青基

沥青原料的调制、碳化

原料来源丰富,碳化效率高,导热性能有优势

原料调制复杂,产品力学性能较低

目前规模较小

粘胶基

前端原料、拉伸、石墨化

高耐温性

碳化效率低,技术难度大,设备复杂,成本高

主要拥有耐烧蚀材料、隔热材料

PAN基碳纤维生产周期长,工艺复杂,生产条件要求严格,其原丝是生产高品质碳纤维的技术关键,原丝品质缺陷,如表面孔洞、沉积、刮伤以及单丝间黏结等,在后续加工中很难消除,从而造成碳纤维力学性能的下降。国外自20世纪60年代突破聚丙烯腈基碳纤维连续制备技术后,逐步实现了碳纤维工业化规模生产,碳纤维产业长期由日、美巨头主导,特别是高性能碳纤维由其垄断。本世纪以来,我国碳纤维产业奋起直追,但是在技术、设备和产品等多方面依旧差距显著,碳纤维产业的发展需要技术创新带动的产品性能提升和成本下降,这也是目前我国广大碳纤维企业及研究者最关心的问题。

PAN 基碳纤维生产流程

PAN 基碳纤维生产流程

7月13日至15日,中国电子材料行业协会计划在山西省太原市举办“2022中国电子材料创新发展(太原)大会”。大会聚焦半导体材料、石英材料、压电晶体材料、磁性材料、电子陶瓷材料、真空电子材料以及先进碳基材料等电子材料行业热点领域,而其中由粉体圈承办先进碳基材料分论坛:“粉体技术主题论坛暨2022年中国先进碳材料产业创新发展(太原)论坛”,我们邀请了来自中科院山西煤化所的刘耀东研究员,将于会议上讲解报告《高性能碳纤维制备技术与产业发展趋势》。

报告将在回顾日美中碳纤维产业发展的基础上,着重分析近年来日美第三代聚丙烯腈基碳纤维技术和产品的发展现状及未来趋势,探讨我国在碳纤维技术和产品发展方面面临的主要问题和可能解决途径,介绍山西煤化所在碳纤维制备技术创新发展方面做的系统工作,在降低成本与提高性能方面同步发力,为我国碳纤维产业的自主、创新发展做出贡献。

报告人简介


刘耀东,中国科学院山西煤炭化学研究所研究员、课题组长、中科院炭材料重点实验室副主任,1999和2002分别获清华大学化学工程系学士和硕士;2010年获美国佐治亚理工学院高分子、纺织和纤维工程专业系博士;并继续于佐治亚理工学院材料科学与工程系从事研究科学家工作;2015年以中科院人才计划就职中科院山西煤炭化学研究所。长期致力于超高性能聚合物纤维、碳纤维的基础研究和产业化工作,具有丰富的实验室研发和工程化经验,采用新型凝胶纺丝技术首次制备兼具高强高模特性碳纤维。荣获2017届山西特聘专家、2018届“三晋”英才拔尖骨干称号,以及2019年产学研合作创新奖、2020年中国发明协会发明创新奖银奖。目前已经在JACS、Carbon、Chem Commun、Polym Rev等国际期刊发表SCI论文80余篇,被引用3200余次(H指数27,基于Google Scholar)。


粉体圈会务组

本文为粉体圈原创作品,未经许可,不得转载,也不得歪曲、篡改或复制本文内容,否则本公司将依法追究法律责任

相关内容:
 

粉体求购:

设备求购:

寻求帮助:

合作投稿:

粉体技术:

关注粉体圈

了解粉体资讯