碳纤维行业发展现状 PPT
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《碳纤维材料》PPT课件
• （2）现场施工方便：没有湿作业和明火施工，占用场地 小，也不需要大型施工机具，因此施工方便、工效高、施 工质量容易得到保障。
• （3）使用范围广：可用于梁、板、柱及桥梁、隧道、烟 囱等多种结构的加固补强。特别是在曲面壳体和复杂节点 的加固中，具有其他加固方式无法比拟的优势，与混凝土 的有效接触面积可达100％。
• • （2）加强结构粘结破坏面特性研究。 由于碳纤
维加固混凝土后, 粘结区域由多种材料的混合体组 成,各区域材料性能差异性较大, 结构的传力方式 和受力状态相当复杂、产生多种破坏模式, 而其中 的结构断裂碳纤维剥离破坏更加复杂, 因此必须加 强该方面的研究。
对碳纤维加固提出的建议
• （3）加强粘结胶的研究。 在碳纤维加固混凝土结构主要 是利用碳纤维优良物理力学性能对结构进行加固, 结构的 加固质量主要取决于碳纤维与混凝土两者之间粘结情况, 在混凝土一纤维粘结面如果能保证粘结质量就可以充分发 挥碳纤维作用, 否则就不能充分发挥碳纤维性能, 降低了 结构的加固效果。 碳纤维在600℃高温下性能保持不变, 在-180 ℃低温下仍具有很好的韧性, 适用性较广, 但对 于粘结胶, 当温度超过60 ℃ 时就开始软化, 温度超过 80℃ 时强度明显降低, 目前我国对粘结胶的研究较少, 还不成熟没有形成统一的标准, 因此需要加强对粘结胶的 研究、开发及应用, 如抗高温胶和抗低温胶等, 从而扩大 实际工程的应用范围。
• (2)施工便捷,施工工效高,没有湿作业,不需大型 施工工具,无需现场固定设施,施工占用场地少,成 品幅宽可以为20 cm, 30 cm, 50 cm, 100 cm,每卷长 度50～100 m,现场使用时可以根据需要用剪刀或 刀片裁剪。粘贴碳纤维材料法是粘贴钢板施工工 效的4～8倍。
• （3）使用范围广：可用于梁、板、柱及桥梁、隧道、烟 囱等多种结构的加固补强。特别是在曲面壳体和复杂节点 的加固中，具有其他加固方式无法比拟的优势，与混凝土 的有效接触面积可达100％。
• • （2）加强结构粘结破坏面特性研究。 由于碳纤
维加固混凝土后, 粘结区域由多种材料的混合体组 成,各区域材料性能差异性较大, 结构的传力方式 和受力状态相当复杂、产生多种破坏模式, 而其中 的结构断裂碳纤维剥离破坏更加复杂, 因此必须加 强该方面的研究。
对碳纤维加固提出的建议
• （3）加强粘结胶的研究。 在碳纤维加固混凝土结构主要 是利用碳纤维优良物理力学性能对结构进行加固, 结构的 加固质量主要取决于碳纤维与混凝土两者之间粘结情况, 在混凝土一纤维粘结面如果能保证粘结质量就可以充分发 挥碳纤维作用, 否则就不能充分发挥碳纤维性能, 降低了 结构的加固效果。 碳纤维在600℃高温下性能保持不变, 在-180 ℃低温下仍具有很好的韧性, 适用性较广, 但对 于粘结胶, 当温度超过60 ℃ 时就开始软化, 温度超过 80℃ 时强度明显降低, 目前我国对粘结胶的研究较少, 还不成熟没有形成统一的标准, 因此需要加强对粘结胶的 研究、开发及应用, 如抗高温胶和抗低温胶等, 从而扩大 实际工程的应用范围。
• (2)施工便捷,施工工效高,没有湿作业,不需大型 施工工具,无需现场固定设施,施工占用场地少,成 品幅宽可以为20 cm, 30 cm, 50 cm, 100 cm,每卷长 度50～100 m,现场使用时可以根据需要用剪刀或 刀片裁剪。粘贴碳纤维材料法是粘贴钢板施工工 效的4～8倍。
碳纤维材料PPT优秀课件
2021/5/26
9
六、耐高温性能好
碳纤维在400℃以下性能非常稳定，甚至在1000℃时 仍无太大变化。复合材料耐高温性能主要取决于基体的耐 热性，树脂基复合材料其长期耐热性只达300℃左右，陶 瓷基、碳基和金属基的复合材料耐高温性能可与碳纤维本 身匹配。因此碳纤维复合材料作为耐高温材料广泛用于航 空航天工业。
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8
四、耐化学腐蚀性好
从碳纤维的成分可以看出，它几乎是纯碳，而碳又是 最稳定的元素之一。它除对强氧化酸以外，对酸、碱和有 机化学药品都很稳定，可以制成各种各样的化学防腐制品。 我国已从事这方面的应用研究，随着今后碳纤维的价格不 断降低，其应用范围会越来越广。
五、耐磨性好
碳纤维与金属对磨时，很少磨损，用碳纤维来取代石 棉制成高级的摩檫材料，已作为飞机和汽车的刹车片材料。
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碳纤维原丝企业
16
就全球碳纤维产能来看，前 5大碳纤维生产企业市场 占有率达到 60%以上，其中 Toray 产能占比 18%
全球前 5 大碳纤维生产企业产能占比 61%
全球小丝束碳纤维行业集中度
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主要碳纤维企业产品领域
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碳纤维材料
碳纤维的分类
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碳纤维按原料来源可分为聚丙烯腈基碳纤维、 沥青基 碳纤维、粘胶基碳纤维、酚醛基碳纤维、气相生长碳纤维
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根据丝束大小可分为： 大丝束 • 工业级 • 每束碳纤维的根数等于或大于 46000-48000根。 • 一般指48~480K • 价格便宜。
我国碳纤维行业发展现状分析
我国碳纤维行业发展现状分析一、碳纤维介绍及分类碳纤维是一种含碳量高于90%的无机纤维。
由有机纤维在高温环境下裂解碳化形成碳主链结构而制得。
碳纤维具有出色的力学性能和化学性能。
作为新一代增强纤维，碳纤维具有碳材料固有的本性特征，又兼备纺织纤维的柔软可加工性，广泛应用于航空航天、新能源、交通运输等领域。
碳纤维可以按照原丝种类、制造条件和方法、力学性能、纤维形态、丝束大小等维度进行分类，不同种类的碳纤维在不同领域的应用有所不同。
其中原丝类型碳纤维中，聚丙烯腈（PAN）基碳纤维占据主流地位，产量占碳纤维总量的90%以上，粘胶基碳纤维还不足1%。
二、全球碳纤维行业发展现状2019年全球碳纤维需求总量达10.4万吨，同比增长12%，金额达到28.7亿美元，同比增幅11.6%。
2008-2019年全球碳纤维需求量年复合增长率为10.12%。
这是全球碳纤维发展60余年来需求量首次突破10万吨大关，直接反映碳纤维下游需求的持续扩张。
随着各国对碳纤维投入加大，核心技术将不断突破，极大缩短下一个10万吨需求增长所用时间，预2025年全球碳纤维需求量将达到20万吨，2030年将达到40-50万吨。
从全球碳纤维下游需求量占比来看，航空航天稳占碳纤维需求主体地位，2019年航空航天领域碳纤维需求量2.35万吨，同比增长12%，占总需求量的23%。
由于航空航天高端碳纤维单价较高，因此该领域2019年需求金额达14.1亿美元，占需求总金额的49%。
2019年航空航天领域碳纤维需求的增加主要来源于波音787和空客A350产能的扩张。
三、我国碳纤维行业发展现状我国碳纤维需求迅速提升，12年增长近5倍。
2008-2019年我国碳纤维需求量从0.8万吨增加到3.8万吨，年复合增长率为15.22%，2019年我国碳纤维需求量占全球总需求量的36%。
预计到2025年，我国碳纤维需求总量将达到11.9万吨我国碳纤维需求主要来源于风电叶片、体育休闲领域，航空航天需求严重不足，2019年我国风电叶片碳纤维需求量为1.38万吨，同比增长达72.5%，占总需求量的36.5%。
碳纤维及复合材料发展情况PPT课件
线
1000
路
500
增
501万元
容
0 2×LGJ钢芯铝绞线
碳纤维复合加强芯导线
改
造
碳纤维复合芯导线应用案例
27
我国碳纤维复合材料发展情况
碳纤维复合芯导线在各电网使用比例
10%
4%
3%
13% 14%
南方电网 华东电网 华中电网 华北电网 西北电网 56% 东北电网
碳纤维复合芯导线在各电压等级线路应用比例 1% 2% 6%
When You Do Your Best, Failure Is Great, So Don'T Give Up, Stick To The End
33
谢谢大家
荣幸这一路，与你同行
It'S An Honor To Walk With You All The Way
演讲人：XXXXXX
时 间：XX年XX月XX日
体育休闲用品
24
我国碳纤维复合材料发展情况
每年碳纤维用量：碳纤维布（含板等）约400-500万平方米，
总重量1000吨左右
产品形式：碳纤维布：200、300g/m2（约4/5左右）
建
碳纤维板：少量（约1/5左右）
筑
补 碳纤维品种：12k，复合材料发展情况
22%
500kV
其他
110kV
220kV
330kV
69%
2006年至今，已有100多条线路挂线运行， 总长超过5000km，占全球总里程一半以上。
一般工业应用——电力输送
28
我国碳纤维复合材料发展情况
碳纤维复合材料叶片
29
我国碳纤维复合材料发展情况
碳纤维课件ppt
碳纤维的环保意义
05
与价值
减少对传统材料的依赖
01
碳纤维作为一种高性能材料，可 以替代部分传统金属材料，降低 对矿产资源的开采和加工需求， 从而减少对环境的破坏和污染。
02
碳纤维的制造过程相对环保，不 需要经过高温熔炼，可以减少能 源消耗和碳排放。
降低碳排放，助力碳中和目标
碳纤维的制造和使用过程中，碳排放 量相对较低，有助于实现碳中和目标 。
汽车工业领域
车身结构
碳纤维复合材料能够显著 减轻汽车重量，提高燃油 效率和性能，因此在车身 结构中广泛应用。
汽车零部件
碳纤维复合材料也用于制 造汽车零部件，如发动机 罩、车门、车顶等。
电动汽车电池组
碳纤维复合材料在电动汽 车电池组中作为结构材料 ，能够提高电池组的强度 和刚度。
体育器材领域
自行车
VS
建筑补强
碳纤维复合材料也用于对建筑结构进行加 固和补强，提高结构的承载能力和耐久性 。
其他领域
压力容器和管道
碳纤维复合材料在制造高压容器和管道中作为结构材料，能够承受高压力和温度。
电子设备
碳纤维在制造电子设备中也有广泛应用，如电路板、连接器和外壳等。
碳纤维的未来发展
04
与挑战
碳纤维的研发进展
影响因素：生产工艺对碳纤维的性能 有很大影响，如温度、压力、时间等 工艺参数都会影响碳纤维的结构和性 能。
碳纤维的性能优势
02
高强度与轻量化
总结词
碳纤维具有高强度和轻量化的特性，使其成为高性能材料的 重要选择。
详细描述
碳纤维是一种高性能纤维，其强度和刚度都非常高，能够承 受较大的压力和弯曲应力。同时，碳纤维的密度非常低，比 传统的金属材料轻得多，因此使用碳纤维可以大大减轻产品 的重量。
中国汽车用碳纤维轻量化技术产业发展现状及趋势探索研究报告精品ppt版本
国内外汽车行业轻量化差距
数据显示，中国乘用车重量平均比欧洲汽车重5%~10%，商用车的数字则是17%。
碳纤维复合材料的优势特性
耐冲击性能好，碰撞安全性能高，车身的完整性保持很好！
2007年加拿大站库比卡的赛车以超过300km/h的速度撞到防护墙，赛车被弹到空中 掉落翻滚在赛道的另一头从，赛车基本粉碎，可是座舱保持完好，车内的库比卡事 后检查只是扭伤了脚踝，竟然没耽误下一次的比赛。
强度≥1.7GPa, 模量≥170GPa, 伸长率≥1%
世界一流汽车企业纷纷与原材料供应商合作，组成产业联盟，研究碳纤维
低成本化技术，推动碳纤维复合材料的大规模应用 主机厂 碳纤维企业 丰田汽车 丰田自动织机 日产汽车 东丽公司、 本田汽车 三菱丽阳
宝马 西格里（SGL） 戴姆勒 东丽
世界碳纤维产业需求
用高压注入树脂做成树脂传递模塑(RTM)
LIFE模块的乘员舱是市场上首款大批量生产的全碳纤维车身，将原来由上百个 零件组成的上车体改由34个碳纤维零部件形成，主要通过RTM工艺成形，大量 采用胶粘技术。由于碳纤维本身的优异性能，大大提高乘员舱的碰撞安全性。 同时由于I3设计的特殊性，与钣金相比，可以降低维修费用和保险费用。
中国汽车用碳纤ห้องสมุดไป่ตู้轻量化技术 产业发展现状及趋势探索
目录
1、碳纤维轻量化技术的必要性及应用现状 2、BMW I3对标解析及产业链 3、中国自主品牌轻量化技术应用现状及 碳纤材料轻量化开发 4、存在的主要挑战及建议
轻量化是产业发展的必然趋势
——汽车发展的趋势
日益增长的汽车总量 城市化 人口 增加 能源 危机
动力方面，宝马i3装配一组22千瓦时的锂离子电池和一台电动机，最大功率170 马力，峰值扭矩250牛· 米，该车0-100公里/小时加速时间为7.2秒，最高车速可达 150公里/小时。充电方面，使用家庭220V电源充电，需要8小时充满，而在宝马专 用充电装置下充电，只需1个小时，充满电后可行驶130-160公里。宝马还为i3增加 一台650cc的双缸汽油发动机（64马力）为锂电池供电，也就是说，i3可变为一辆 混合动力车型，车辆的最大续航里可达300公里。
碳纤维研究进展PPT课件
第23页/共33页
1.压 力 容 器
• 汽车用压缩天然气瓶（CNG） 环保天然气替代柴油可以消除汽车尾气中的NOX、SOX等致癌物质， 少排放26%的CO2。减重比钢瓶轻4倍以上。
• 另外，消防、潜水用的便携式空气罐及化工行业的槽罐车也使用 碳纤维复合材料。
第24页/共33页
2. 风 力 发 电
第18页/共33页
飞
机
❖一次结构件
❖二次结构件
主翼
辅翼
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
尾翼
方向舵
机体
升降舵
民用客机CF需要量
（单位吨/年）
2003年 2005年 2010年
210
980
1650
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飞机
第20页/共33页
碳纤维在体育器材方面的应用
第21页/共33页
四、下游产品的开发建议
类别
应用领域
成熟市场
航空、航天及国防领域：飞机、卫星、火箭、导 弹、雷达等； 体育休闲品：高尔夫球、渔具、网球拍、羽毛球拍 箭杆、自行车、赛艇等。
汽车产量
51 146 208.8 233.44 320 450
客、货车产量 汽车保有量
46.7 114 148.3 163.09
551 1145 1608.9 1671
210
2400
230
3300
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4.飞 机
• A380客机使用复合材料达25-30t/架，其中85%是碳纤维增强复合材 料(CFRP)，A350飞机中占总质量52%的结构组件采用复合材料来制 造，主要是碳纤维增强塑料材料。
风力发电机
100亿元/年
第26页/共33页
碳纤维行业发展现状共29页
拉
60、生活的道路一旦选定，就要勇敢地 走到底 ，决不 回头。 ——左
45、法律的制定是为了保证每一个人 自由发 挥自己 的才能 ，而不 是为了 束缚他 的才能 。—— 罗伯斯 庇尔
56、书不Байду номын сангаас是生活，而且是现在、过 去和未 来文化 生活的 源泉。 ——库 法耶夫 57、生命不可能有两次，但许多人连一 次也不 善于度 过。— —吕凯 特 58、问渠哪得清如许，为有源头活水来 。—— 朱熹 59、我的努力求学没有得到别的好处， 只不过 是愈来 愈发觉 自己的 无知。 ——笛 卡儿
碳纤维行业发展现状
41、实际上，我们想要的不是针对犯 罪的法 律，而 是针对 疯狂的 法律。 ——马 克·吐温 42、法律的力量应当跟随着公民，就 像影子 跟随着 身体一 样。— —贝卡 利亚 43、法律和制度必须跟上人类思想进 步。— —杰弗 逊 44、人类受制于法律，法律受制于情 理。— —托·富 勒
60、生活的道路一旦选定，就要勇敢地 走到底 ，决不 回头。 ——左
45、法律的制定是为了保证每一个人 自由发 挥自己 的才能 ，而不 是为了 束缚他 的才能 。—— 罗伯斯 庇尔
56、书不Байду номын сангаас是生活，而且是现在、过 去和未 来文化 生活的 源泉。 ——库 法耶夫 57、生命不可能有两次，但许多人连一 次也不 善于度 过。— —吕凯 特 58、问渠哪得清如许，为有源头活水来 。—— 朱熹 59、我的努力求学没有得到别的好处， 只不过 是愈来 愈发觉 自己的 无知。 ——笛 卡儿
碳纤维行业发展现状
41、实际上，我们想要的不是针对犯 罪的法 律，而 是针对 疯狂的 法律。 ——马 克·吐温 42、法律的力量应当跟随着公民，就 像影子 跟随着 身体一 样。— —贝卡 利亚 43、法律和制度必须跟上人类思想进 步。— —杰弗 逊 44、人类受制于法律，法律受制于情 理。— —托·富 勒
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氧化处理
液相氧化法
硝酸、酸性重铬酸钾、次氯酸钠、过氧化氢 和过硫酸钾等处理
电化学氧化法
沟通知识概述
将碳纤维作为阳极置于电解质溶液中，通 过电解所产生的活性氧来氧化碳纤维表面而 引入极性基团，
— 16 —
3
碳纤维的研究热点
LOG O
碳纤维复合材料
钢 铝 钢 复合材料 铝 复合材料
为了适应各种领域的要 求，碳纤维增强基体材料， 使得基体材料的性能更加 完善。
碳纤维———Carbon fiber
碳纤维———Carbon fiber
碳纤维的定义
碳纤维是一种含碳量在 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。
碳纤维材料的应用
目录页
CONTENTS PAGE
正负离子对撞机中的束 流管主漂移室内外筒构件 采用碳纤维复合材料。
沟通知识概述
技术先进，资本雄厚，处于垄断地位。
— 9—
碳纤维的照片
2 碳纤维的特性
2
碳纤维特性
LOG O
碳纤维的理化性质
碳纤维兼具碳材料强抗 拉力和纤维柔软可加工性两 大特征. 能够耐受3000度以 上的高温，具有突出的耐热 性能，碳纤维在物理性能上 具有强度大、模量高、密度 低、线膨胀系数小等特点。
3 碳纤维的研究热点
3
碳纤维的研究热点
LOG O
碳纤维表面改性
氧化处理 碳纤维表面的粗糙度、 微晶大小、官能团的种类 和数量对碳纤维与树脂基 体的结合性能有很大的影 响。
表面涂层
等离子体处理
PAN原丝电镜照片
沟通知识概述
— 15 —
3
碳纤维的研究热点
LOG O
碳纤维表面氧化处理
气相氧化法
气相氧化使用的氧化剂有空气、氧气、臭 氧等含氧气体。
沟通知识概述
碳纤维对一般的有机溶 剂、酸、碱都具有良好的耐 腐蚀性，不溶不胀，耐蚀性 出类拔萃，完全不存在生锈 的问题。
— 11 —
2
碳纤维特性
LOG O
碳纤维的分类
聚丙烯腈基碳纤维
沥青基碳纤维
黏胶基碳纤维
制备高性能碳纤维， 总量不足世界总 是碳纤维制备的主流 碳化率高，成本最低。产量的1%，碱金属含 方法，总产量的95%。 量低。
沟通知识概述
— 12 —
2
碳纤维特性
LOG O
聚丙烯腈基碳纤维制备工艺
1,原丝制备 2 预氧化 3 碳化 4 石墨化 5 表面处理 6 上浆处理
沟通知识概述
/Article/CJFDTotal-JKGH200105005.htm
— 13 —
碳纤维的照片
沟通知识概述
— 20 —
4
碳纤维的应用及前景
LOG O
碳纤维在的应用领域
碳纤维的应用领域
沟通知识概述
— 21 —
4
碳纤维的应用及前景
LOG O
碳纤维在战略武器的应用
碳纤维高强度，质 量轻，化学性质稳定， 耐高温，使得在军工 上应用广泛。
沟通知识概述
— 22 —
4
碳纤维的应用及前景
LOG O
碳纤维在高新技术的应用
类别 M35J M40J
拉伸强度/GPa 杨氏模量/GPa
4.71 4.43 345 379 438 478 590
M46J M50J M60J
4.23
3.94 3.94
5.51
7.02
注：T为碳纤维，M为石墨纤维
沟通知识概述
Q235号刚的拉伸强度235MPa，杨模量200GPa
— 7—
1
碳纤维的发展历史
LOG O
中国的碳纤维发展历史
1972年，化工部吉林化工 研究院开展硝酸法研制PAN原 丝，在年产3万吨装置上一步 法制取原丝。 1975-1990，国外碳纤维进入 飞速发展阶段，但国内仅实 现从没有到有产品，不能够 规模化生产。
1962年，中科院长春应 用化学所成立以李仍元为组 长的碳纤维研究小组，进行 大量研究。
碳纤维的发展历史
碳纤维的特性
碳纤维的研究热点 碳纤维的应用及前景
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
— 4—
1
碳纤维的发展历史
LOG O
碳纤维的起源
1860-1879年，英国人瑟 夫将棉线浸入硫酸，焦干 处理，然后碳化，制取碳 丝，并获得专利
1879年，美国人爱迪生将 油烟和焦油的混合物做成丝， 并进一步碳化制作成灯丝， 持续照明45h。
质量 钢
刚度 钢 复合材料 铝
复合材料
铝
强度
沟通知识概述
耐疲劳度
— 17 —
3
碳纤维的研究热点
LOG O
碳纤维复合材料
碳纤维增强热固性树脂 基体复合材料（CFRTS） 碳纤维增强的环氧树脂
碳纤维增强热塑性树脂 基体复合材料（CFRTR）
碳纤维增强聚醚醚酮
混合增强复合材料（CFRP）
沟通知识概述
碳纤维和玻纤增强的芳 纶纤维
1970至今，日本美国基本 垄断碳纤维技术，1992年日 本东丽公司研制M70J，杨氏 模量690GPa
沟通知识概述
— 6—
1
碳纤维的发展历史
LOG O
日本东丽几种类型碳纤维
类别 T300
T400H T700S T800H T1000
拉伸强度/GPa
3.54 4.43 4.92
杨氏模量/GPa
231 251 231 296 296
— 18 —
碳纤维的照片
4 碳纤维的应用及前景
4
碳纤维的应用及前景
LOG O
碳纤维在航空的应用
空中客车A380是欧洲空中客车工业 公司研制生产的四引擎、550座级超大 型远程宽体客机，空中客车A380投产 时是载客量最大的客机，有空中巨无 霸之称。制造材料大量采用CFRP。
空波音777是一款由美国波音公司 制造的中远程双引擎宽体客机，是目 前全球最大的双引擎宽体客机。B777 大量采用的是T800和韧性环氧树脂的 预进料。
1975，冶金部提供上海碳素 厂2吨原丝研制碳纤维。
2000年碳纤维发展进入新 阶段，2007年产能进入飞速 发展阶段；目前国内有近30 家企业
沟通知识概述
— 8—
1
碳纤维的发展历史
LOG O
国内厂家和国外厂家对比
东丽、东邦、三菱丽阳号称日本碳纤维领 域“三剑客”。每年他们都悉数亮相复材展。 占世界40%市场份额。 技术不够先进，厂家众多，利润低。
沟通知识概述
— 5—
1
碳纤维的发展历史
LOG O
碳纤维发展壮大
1959年，美国UCC公司生 产低模量的碳纤维。 同年，日本人发明了PAN 基碳纤维 1965-1970年日本人发明 沥青基碳纤维，同时日本东 丽公司和美国UCC公司技术合 作。
1950年，美国人空军基 地开始研制黏胶基碳纤维
1959-1964年，英国成功 打通制造高性能的PAN基碳 纤维。