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俄罗斯碳纤维科研进展
时间:2010-06-11 15:40:14  来源:纺织导报  共有条评论


  自前苏联解体后,粘胶基碳纤维的研发主要归属于白俄罗斯,因此俄罗斯的碳纤维研究主要针对聚丙烯腈基碳纤维。其研究方向主要包括以下几个方面。

  (1)碳纤维制造工艺的改进。俄罗斯“碳化学纤维”科学研究中心改进了聚丙烯腈成丝工艺,引入干湿法成丝,中间线密度 165 ~ 500 tex,速度 90m/min,在离心机收丝时双倍牵伸,这时成丝捻度为 60 ~ 80 捻/m,二次牵伸成丝捻度降为 10 ~ 15 捻/m,然后并丝,10 根丝并成一股丝束。连续加工此丝束,在俄罗斯所产的后牵伸机上以 30m/min的速度牵伸,增塑牵伸 4 ~ 5 次,然后水洗、增柔、干燥、热牵伸、绕丝。此法成丝速度快,一股丝束包括 10 根丝,相当于将成丝生产率提高 10 倍。另外,改进了 1 K碳纤维丝生产工艺,采用成组丝氧化和碳化热加工,10 根丝集成1 组,每根丝 10 捻/m,热加工后再分成单独的丝,这相当于在生产中加工 10 K丝,使 1 K丝成本不致过多地高于其他品牌

  (2)碳纤维复合材料的研究。在俄罗斯生产碳纤维需要很高的费用,如强力为 100 ~ 120 N/mm2的碳纤维条子,每千克生产费用可达 1 万多卢布;俄罗斯致力于开发碳纤维与玄武岩纤维长丝、碳纤维与玻璃纤维丝的复合材料,目的是降低成本。俄罗斯萨拉多夫大学通过研究,在碳纤维复合材料中加入10% ~ 40% 不等的玄武岩丝,而玄武岩丝用酚醛树脂浸渍过,这样能增强碳纤维与玄武岩纤维之间的理化粘合作用,制成复合材料后性能接近纯粹的碳纤维复合材料,但价格却相对较低。

  (3)碳纤维的三维编织包覆材料。莫斯科国家设计和工艺大学、国家航空工艺研究院一起研制碳纤维(或碳纤维与玻璃纤维)的三维编织物,用于包覆或制造航空工业零部件,以期用碳纤维代替部分贵金属,提高零部件性能,减轻飞机重量,节省能耗。其中包括:飞机舷窗框增强包覆材料、飞机发动机排风叶片、整块无缝飞机机身(模型)包覆材料等,特点是按照被包覆的三维形状进行编织,织物有一定的弯曲度,包覆后零部件与材料之间贴合良好,无折皱。