碳纤维制品加工工艺及前景

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         碳(C)纤维被用于航天军工、体育用品、汽车工业产品方面已广为人知，随着碳纤维的发展及碳纤维价格的下降(descend)，一些新的市场正迅速发展。碳纤维配件一种含碳量在95%以上的高强度、高模量纤维的新型纤维材料。它是由片状石墨微晶等有机纤维沿纤维轴向方向堆砌而成，经碳化及石墨化处理而得到的微晶石墨材料。目前碳纤维已被列为国家化纤行业重点扶持的新产品，成为国内新材料行业研发的热点，因此碳纤维复合材料有了很好的发展及应用前景。
　　碳(C)纤维是一种纤维状的碳素材料，含碳量在95%以上，通常与树脂(Resin)、金属、陶瓷等基体结合作为复合材料使用，一般不单独使用，与传统金属材料相 比，碳纤维密度仅为钢材的1/5，而强度（strength)可达钢材的7-10倍，其中环氧树脂基碳纤维复合材料被广泛应用于汽车工业、轨道交通、医疗器械、体育器材等高强 度减重结构部件，此外碳纤维材料在石油、冶金、纺织等领域的应用也相当广泛。碳纤维生产传统的玻璃纤维相比，杨氏模量是其3倍多；它与凯夫拉纤维相比，杨氏模量是其2倍左右，在有机溶剂、酸、碱中不溶不胀，耐蚀性突出。由于国内技术能力的限制（limit），目前我国高端碳纤维材料仍依赖进口，并形成国内深加 工的现象。目前国内从事碳纤维复合材料制品的生产(Produce)厂家多达数千家，但是由于产能产量的原因，碳纤维制品仍需大量进口。据相关报道显示，2014年上半年我 国碳纤维及制品进口量为5513.2吨，年进口量在一万吨左右，进口依存度依旧在高位徘徊。 123,123
 
　　究其原因，我国碳纤维生产及下游（比喻落后的地位)产品(Product)制造技术仍落后于美、日及其他欧美等国家。目前，国内碳纤维复合材料的成型工艺主要有手糊成型工艺、缠绕成 型工艺、拉挤成型工艺、树脂(Resin)传递模塑成型工艺和模压工艺。而树脂传递模塑成型工艺(RTM)是国内碳纤维下游制造企业常用的一种成型工艺，成型后的制件性 能优良，适合年产量在5万套左右的部件。是世界上公认的低成本复合材料成型技术，该技术发展很快，并已在汽车工业上广泛采用。如无锡威盛新材料科技有限公 司为中国中车集团制造的一款工字形碳纤维结构部件。该结构件长780mm，腰高42mm，腰厚6mm，腿宽52mm，经检测强度（strength)远超原工字钢，且重量仅为 750g，有效减重达62%，该部件具有耐酸碱等腐蚀、密度小、寿命长等优点，为列车轻量化发展产生较大经济效益(benefit)。据悉，常州今创集团的相关(related)列车结构部件 也已在该公司进行研发试样阶段。
　　此外，真空袋压也是碳纤维复合材料(Material)制品生产的工艺之一，该工艺的主要优点是采用普通湿法铺层技术,通常可获得高碳纤维含量的复合材料，环氧(Oxygen)树脂 可较好地浸渍碳纤维。主要不好的地方是额外的工艺过程增加了劳动力和成本,并且要求操作控制人员有比较高的技术水平，生产效率不高。手糊成型工艺，它是依次在模具（称号：工业之母）型腔 表面涂布或铺迭脱模剂、胶衣、粘度适中的环氧树脂(胶衣凝胶后涂覆)和碳纤维,手持辊子或刷子使环氧树脂浸渍碳纤维,并驱除气泡,压实基层。铺层操作反复 多次,直到达到制品的设计厚度。该工艺的主要优点是可室温成型,设备投资少,模具折旧费低，可制造大型制品。主要缺点是属于劳动密集型生产,制品质量由工 人技术熟练程度决定，手糊用树脂分子量低,通常可能（maybe)较分子量高的树脂有害于人的健康和安全。
　　碳(C)纤维复合材料产品的制造技术涉及材料、设计和工艺三方面，这三方面互相影响，不可缺少。国内碳纤维材料经过近40年的研究（research)、应用及发展，虽然 取得了长足的进步，但是由于成本及回收等因素，发展进度仍令人堪忧。从目前来看，除了成本因素外，碳纤维复合材料的生产(Produce)和制造均不同于传统金属，无论是结 构设计、材料选择(xuanze)还是工艺制造均缺乏经验和数据积累，也缺少新的设计标准。另外，只有彻底解决了回收利用问题(Emerson)，碳纤维复合材料才可能（maybe)降低造价及广泛(extensive)利用。
　　随着碳纤维制备技术、碳纤维表面处理技术的进一步发展，环氧树脂/碳纤维复合材料的综合性能还将会得到提高，并将极大地推动环氧树脂/碳纤维复 合材料的发展,并有效地拓宽环氧树脂/碳纤维复合材料的应用领域。碳纤维制品就是指以碳纤维预浸布为原材料，通过不同的加工方法，加工成为能够满足使用要求的材料制品。目前，国家已在战略层面上加强了对碳纤维产业的重视和扶持，并构建平台，大力开展产学研 合作模式(pattern)以推动上游生产(Produce)工艺改良和下游（比喻落后的地位)制造与应用。

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