“碳纖維產(chǎn)業(yè)鏈核心環(huán)節(jié)很多,,包括上游原絲生產(chǎn),、中游碳化環(huán)節(jié)、下游復(fù)合材料及其應(yīng)用,,經(jīng)過十多年的研發(fā)和突破,,目前我國碳纖維的‘卡脖子’問題主要在下游應(yīng)用環(huán)節(jié),即復(fù)合材料和制品方面,?!敝袊瘜W(xué)纖維工業(yè)協(xié)會副會長賀燕麗說。
碳纖維是一種含碳量在95%以上的高強(qiáng)度新型纖維材料,,之所以其質(zhì)量能比金屬鋁輕,,但強(qiáng)度卻高于鋼鐵,還能耐高溫,、耐腐蝕,、耐疲勞、抗蠕變等特性,其中一個(gè)關(guān)鍵的復(fù)合輔材就是環(huán)氧樹脂,。環(huán)氧樹脂具有優(yōu)良的物理機(jī)械和電絕緣性能,,附著力強(qiáng),能將碳纖維粘接在一起,。但目前國內(nèi)生產(chǎn)的高端碳纖維,,所使用的環(huán)氧樹脂全部都是進(jìn)口的。
脆弱的環(huán)氧樹脂改性之難
碳纖維按照力學(xué)性能可分為高強(qiáng)型,、超高強(qiáng)型,、高模量型和超高模量型。在日本東麗公司產(chǎn)品代號中,,T指橫截面面積為1平方厘米單位數(shù)量的該類碳纖維可承受的拉力噸數(shù),,即T數(shù)越高,碳纖維質(zhì)量越好,;模量指受外拉力或壓力后恢復(fù)原形的拉伸模量,。目前,我國已能生產(chǎn)T800等較高端的碳纖維了,,但日本東麗掌握這一技術(shù)的時(shí)間是上世紀(jì)90年代,。
中國復(fù)合材料集團(tuán)有限公司董事長張定金說,相比于碳纖維,,我國高端環(huán)氧樹脂產(chǎn)業(yè)落后于國際的情況更為嚴(yán)重,。特別是應(yīng)用在飛機(jī)、航空航天等領(lǐng)域的高端碳纖維中,。
分子結(jié)構(gòu)中含有環(huán)氧基團(tuán)的高分子化合物統(tǒng)稱為環(huán)氧樹脂,,除碳纖維外,還廣泛應(yīng)用于機(jī)械,、電子,、家電和土建工程等領(lǐng)域。高端環(huán)氧樹脂依賴進(jìn)口一方面與我國化學(xué)工業(yè)基礎(chǔ)薄弱有關(guān),,另一方面與環(huán)氧樹脂本身特性有關(guān)。一個(gè)分子鏈上有兩個(gè)以上的多官能團(tuán)分子,,可以交聯(lián)反應(yīng)而形成不溶,、不熔具有三向網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的高聚物。而航空結(jié)構(gòu)件的使用環(huán)境極為嚴(yán)苛,,碳纖維復(fù)合材料必須能長期耐得住上百攝氏度的高溫和零下幾十?dāng)z氏度的低溫,;同時(shí),在濕熱條件下玻璃化轉(zhuǎn)變溫度,、彈性模量及壓縮強(qiáng)度不能顯著下降,,這就需要更高官能度、環(huán)氧值而且黏度合適的相關(guān)產(chǎn)品。