高性能纤维发展概述101027

高性能纤维在现代工业上的战略作用
A380和B787大飞机，每架需用23吨碳纤维，可节油20％，提高安 全性和总装效率。
汽车的结构材料部分改用碳纤维，减重100公斤，可省油，少排放， 抗冲击，提车速。
碳纤维是功率在5MW以上的风力发电机叶片的结构材料，每个叶片需 用超过500kg碳纤维。
发动机罩 -12公斤， 防撞梁
尾气收集器 -10公斤
-10公斤 -5公斤 -3公斤
• 用后效果
– 减轻车重：省汽油，少排放 – 可提高抗冲击性：由于CFRP用作传动轴 – 可提高车速：由于减少阻尼 – 可提高汽车安全性：由于材料抗疲劳性好
4. 高性能纤维应用技术-能源
4. 高性能纤维应用技术-能源
每座海洋石油钻井平台约需要14T碳纤维，可以替代80T钢材。 用于袋式除尘用环保过滤材料的耐高温纤维国内每年需求量将达到
2000吨，对改善大气环境有重要作用。
（三） 日、美高性能纤维产业发展的战略和特征
1. 将高性能纤维作为战略性产业和材料，西方国家 和企业都对我国严格封锁技术，控制高端产品出口.
—— 战略性的含义首先在于高性能纤维的用途：航天（火 箭、导弹、宇航）、防弹装备、大飞机、风能、海上采油、 汽车轻量、高温尾气处理、现代建筑、渔业和海军专用绳缆 等。 ——我国必须自力更生，自主建设。
（四） 日、美高性能纤维产业发展的战略和特征
2.高性能纤维产业技术难度高，专业跨度大，是复 杂的系统工程和高度的集成创新。
• 据中国气象科学研究院预测的风能储量
–我国陆地风能理论储量：32.3亿kw
–可开发利用储量
：2.53亿kw
–近海可利用风能储量 ：7亿kw
–可利用风能储量合计 ：10亿kw 居世界前列
• 国家发改委风力发电规划：
–2010年，建成500万kw –2020年，建成3000万kw
4. 高性能纤维应用技术-能源
2.在工业应用方面。对新材料需求增加，高性能纤维的复合 材料在飞机、能源、建筑、环保、海洋产业等的应用迅速增 长。在运动休闲器材方面也在增加。
高性能纤维在国防领域的应用 (导弹、火箭、卫星、士兵防护、装甲防护、战斗机、舰艇等）
高性能纤维在国民经济领域的应用 （航空、风能发电、汽车轻量、ห้องสมุดไป่ตู้洋产业、环保、建筑、工业器材等）
现全世界高性能纤维的总产能约20万吨，虽然只占化纤总产能 的0.5%，但它的战略意义、重要性和经济效益都是极大的。
（二） 发展迅速的主要原因
高性能纤维质量轻，强力大，模量高，耐冲击，耐高温， 耐腐蚀，是战略性高新材料。
1.政治和军事方面。中东战乱及国际形势在一些地方趋于紧 张，有关各国纷纷战备，使高性能纤维材料的需求量激增， 用于作战飞机、火箭、导弹、装甲防护材料等领域。
（一） 国外高性能纤维产业近年来发展迅速
碳纤维：2005年全世界总产能是3.5万吨，而2007年是5.1 万吨，增长了46％。
芳纶：2005年全世界总产能是4.6万吨，而2007年则达到了 5.4万吨，增长了39％。
高强高模聚乙烯纤维：2005年全世界总产能是6500吨， 2007年达到了1.1万吨，增长了69％（已含我国）。
4. 高性能纤维应用技术-建筑
补强与结构材料
4. 高性能纤维应用技术-建筑
补强与结构材料
4. 高性能纤维应用技术-运动休闲
体育休闲运动产品
4. 高性能纤维应用技术-其他应用
电子信息产品、医疗设备和通用工业设备
4. 高性能纤维应用技术-其他应用
电子信息产品、医疗设备和通用工业设备
二、国外高性能纤维发展动态
—— 高性能纤维产业涉及石油化工、材料工程、化纤工程、 精密机械制造、电子信息、自动化控制、工程集成等，多学 科、多专业的相互融合和前后衔接。
（四） 日、美高性能纤维产业发展的战略和特征
3.国外高性能纤维产业正值快速发展期，技术和产 品不断升级，应用领域日益拓展，科技创新和市场 应用相互推进。
3、预氧化、碳化结构演变机理、表征及控制 4、高模量中间相沥青基碳纤维 5、异形截面聚丙烯腈碳纤维制备技术
2. 有机高性能纤维
1、芳纶规模化关键装备及技术开发 2、高强高模PE纤维改性技术 3、 PBO聚合、挤出、液晶纺丝一体化技术 4、新型有机高性能纤维技术开发 5、新型有机耐热纤维技术开发
4. 高性能纤维应用技术-国防
高性能纤维发展概述
二○一○年十月
内容
一、高性能纤维概述 二、国外高性能纤维发展动态 三、国内高性能纤维发展动态 四、国内发展问题分析与研究 五、国内加快发展的政策建议
一、高性能纤维概述
1. 碳纤维
1、以缺陷控制为主线，提高聚丙烯腈碳纤维 质量稳定性
2、以结构调控为主线，开发高等级聚丙烯腈 碳纤维原丝
4. 高性能纤维应用技术-航空
4. 高性能纤维应用技术-航空
空客飞机复合材料应用发展历程
4. 高性能纤维应用技术-航空
4. 高性能纤维应用技术-航空
复合材料层合板
4. 高性能纤维应用技术-汽车
4. 高性能纤维应用技术-汽车
• CFRP用作汽车结构材料
底盘
-50公斤， 车顶
行李箱盖 -10公斤， 传动轴
高性能纤维在国防上的战略作用
高性能纤维是火箭、导弹、战斗机、作战装甲、海军舰艇等尖端 武器装备的基础材料。 如：洲际弹道导弹再入大气层的温度高到6600℃，只有碳/碳复 合材料，不会熔融。战略导弹固体火箭发动机重减１公斤，射程可 增16公里；弹头重量减1公斤，可增射程20公里。 又如： 每艘DDG“伯克”级驱逐舰就使用了约70吨对位芳纶 kevlar提供弹道防护。 又如：士兵和装甲的防弹，需用大量芳纶和高强高模聚乙烯。
每座海洋石油钻井平台 约需要14T碳纤维，可 以替代80T钢材。
4. 高性能纤维应用技术-能源
碳纤维在海洋石油工程装备上的应用
• 随着深海钻井技术的发展，海洋石油钻井平台使 用碳纤维，可提高安全性和生产效率，据测算， 一个平台，需用14吨碳纤维，可代替80吨钢材
• 我国已建成1000米以下的石油钻井平台50座以上， 还几乎都没采用碳纤维。采油专家普遍认为，只 要解决供货和价格问题，使用碳纤维更为轻质高 强，且耐腐蚀，今后一定要应用。