东丽碳纤维等级
T1000 级碳纤维及其复合材料研究与应用进展
摘要本文介绍了T1000 级碳纤维的发展历程，综述了T1000 级碳纤维及其复合材料的研究及应用情况，指出了国产T1000 级碳纤维应用研究需要关注的问题。
1引言碳纤维是一种碳元素组成占总质量90％以上，具有高强度、高模量、耐高温等优点的纤维材料。
最早可追溯至18 世纪的爱迪生和斯旺，1959年日本首先发明了聚丙烯腈（PAN）基碳纤维，而当下碳纤维的核心技术和产能被日本、美国以及一些欧洲发达国家和地区掌控。
T1000 级碳纤维作为碳纤维中的高端产品，在航空航天领域有着极大的用途。
高性能碳纤维的研究可以改善固体火箭发动机消极质量、提升载药量、提高质量比，对于先进武器的发展研究以及航天探索有重大意义。
目前国外已经大量使用T1000 级碳纤维的缠绕容器和固体火箭发动机壳体，因此开展国产T1000级碳纤维及其复合材料的应用研究迫在眉睫。
碳纤维的制备包括物理、化学、材料科学等多个领域的内容，总体分为纺丝原液的聚合、聚丙烯腈原丝的纺制、预氧化和碳化三个步骤，有众多因素需要调控。
根据缺陷理论和最弱连接理论，制备过程中产生的缺陷是影响碳纤维性能的主要因素，为保证碳纤维的性能，需要对每个工艺流程中工艺参数精准调控，由于加工过程中的各参数之间相互作用十分复杂，且目前一些工艺流程中的实际形成和演变机理不明，也使得高性能碳纤维，尤其是T1000 级碳纤维的研制有很大困难。
T1000 级碳纤维的研究主要包括碳纤维本身性能的研究、碳纤维复合材料的改性研究、碳纤维复合材料使用性能的研究几个方面。
由于T1000 级碳纤维本身的高性能、价格昂贵等原因，且国产T1000 级碳纤维还没有正式投入应用的报道，在实际应用方面主要介绍国外T1000 级碳纤维在航空航天以及其他领域的应用情况。
2T1000 级碳纤维性能研究现状1962 年正式开展PAN 基碳纤维的研制，1986 年研制出T1000G 碳纤维。
2014 年 3 月，通过碳化精细控制技术在纳米层级内控制纤维结构，成功研发出T1100G 碳纤维，2017 年 6 月强度由6600MPa 更新至7000MPa，目前东丽已完成了T1200 碳纤维的量产。
碳纤维及无机纤维(1)
艺包括了连续喂入高温熔炉，由含氧化铝成分的纺 丝溶液形成连续的一片片的氧化铝纤维前身，将这 些纤维片用运输装置在同一方向上输送，边输送边
进行热处理（这种输送装置由所谓的高温熔炉进行 处理）。相 对 于 连 续 的 片 状 氧 化 铝 纤 维 前 身 的 热 收 缩率而言，在同一方向上输送时，输送装置速度要
5mm，壁厚＜ 0.5mm。其制备采取挤出或纺丝的聚合 物浆液含有极细的分散可烧结材料，进入凝固浴， 产 生 相 位 倒 置 。该 专 利 附 有 拉 伸 图 解 。（ 汪 兴 华 ） 无机纤维 过滤材料 专利
氧化铝纤维毯的连续生产方法
20053168
EP 1389641-02730696.8（2002.5.23（）英） 文章介绍了连续氧化铝纤维毯的生产工艺。这一工
件。如，湿纺 99.8∶0.2（mol）丙烯腈 － 衣康酸共聚 物，制得 12000 根的长丝束，每根长丝的纤度为 1.1dtex。原丝束在 255℃的空气中加热，拉伸至拉 伸比为 1.0，形成阻燃纤维，经切断、机械纺，制得 纤度为 250dtex 的丝，密度为 1.413，纤维平均长度 为 110mm，将纱制成机织物。将阻燃织物在氮气中 以 650℃加热，在氮气中以 1950℃碳化，拉伸比为 0.97，制得碳纤维织物，其单位质量为 112g/m2，在 碳化工序中，经向和纬向的收缩率都为 16%。（涂君 植） 碳纤维 阻燃性 工艺过程
该氧化纤维非织造布（A1）由 1 00 份比重（S 2） 1 .3 5 ~ 1 . 4 2 的聚丙烯腈（I）型氧化丝和 5~35 份比重 （S1）1.25~（0.50S2+0.64）的 I 氧化丝组成。碳纤维 非织造布（A2）的制备采取将 I 型氧化纤维 A1 非织 造布碳化；或者将比重 S1 和自由收缩率≥ 20% 的 I 型氧化纤维 A1 非织造布碳化制得。碳纤维非织造布 A2 呈现的织物单位质量为 10~140g/m2，导电率≤3.5mΩ。 如用100 份S21.39 的 I型氧化纤维，在氮气和1500℃下加 热 10min，呈现的自由收缩率（HS）为 1.5%，25 份 S
PAN基碳纤维原丝纺丝技术及其发展现状
PAN基碳纤维原丝纺丝技术及其发展现状张婧;陈虹;于今;赵凯;张定金【摘要】简介了PAN基碳纤维原丝纺丝技术的发展进程.结合目前全球主要PAN 基碳纤维生产企业碳纤维原丝产品的生产方法、专利及学术研究情况,分别对湿法纺丝、干喷湿纺、凝胶纺丝、静电纺丝、熔融纺丝等PAN基碳纤维原丝典型的纺丝技术以及知识产权情况进行了阐述和分析.指出我国碳纤维技术仍处于入门阶段,其发展受许多重要因素制约,必须把我国碳纤维产业化发展提升到国家战略高度予以重视.【期刊名称】《高科技纤维与应用》【年(卷),期】2013(038)006【总页数】4页(P46-48,54)【关键词】聚丙烯腈基碳纤维原丝;纺丝技术;专利分析;发展现状【作者】张婧;陈虹;于今;赵凯;张定金【作者单位】中国复合材料集团有限公司,北京100036;中国复合材料集团有限公司,北京100036;中国复合材料集团有限公司,北京100036;中国复合材料集团有限公司,北京100036;中国复合材料集团有限公司,北京100036【正文语种】中文【中图分类】TQ342.311959年，日本大阪工业试验所的近藤昭男发明了采用聚丙烯腈（PAN）制备碳纤维的新方法[1]，直至今日，PAN仍被认为是制备高性能碳纤维的最佳原料。
1962年，日本东丽公司采用工业PAN纤维（腈纶）生产碳纤维，由于强度太差，不能满足客户需要而未获成功。
1969年该公司研制出PAN小丝束原丝，从而制造出当时世界上强度最高的PAN基碳纤维。
从此，只有优质的原丝才能生产出优质的碳纤维成为国际碳纤维业界的共识。
目前，国际碳纤维生产企业的碳纤维产品90%以上都以PAN为原料制备原丝。
而PAN基碳纤维制造的核心关键技术之一便是原丝的制备，这直接决定着最终碳纤维产品的品质、产量和生产成本。
1 PAN基碳纤维原丝纺丝技术的发展进程发展初期（1964～1979年）[2]，PAN基碳纤维的原丝生产技术主要沿用工业腈纶的生产工艺，专利主要集中在碳化热处理技术领域，而纺丝工艺上突破较少，仍主要采用湿法纺丝工艺生产。
碳纤维／TDE85环氧树脂复合材料界面性能的研究
ＣＣＦ３００，Ｍ ２８５．【Ｉ】５８．４４ ２８６．１０ ２９．３３ ２８７．４ ５．４７ ２８８．７ ５．８７ ２９０．６ １．８９ ４１．５６
（２）接 触 角试样 制 备 将 纤维 放在 烘箱 中烘 干 以除 去表 面 的水分 和 其 他 杂质 ，随 后剪 成 ５０ｍｍ 长 的小 段 ，任 意抽 取 ４根 单 丝 垂直 等 间距 的 固定 在 事 先 做 好 的 纸 质 夹具 上 ，切 除多余 部 分 ，使 其露 出夹 具部 分 的长度 尽 量相 等 ，大 约 为 ８ｒａｍ。 （３）微滴 脱 粘试样 制 备 将碳纤维固定在硬纸板制作 的夹具上 ，使用钢 针在纤 维 上轻 轻地 点上 配 好 的 ＴＤＥ８５复 配胶 液 ，然 后将 碳 纤 维 移 到 烘 箱 中 ，按 ６Ｏ℃ 、８０￣Ｃ、１３０￣Ｃ依 次 恒 温 ２ｈ、２ｈ、４ｈ，然后 自然 冷 却 到 室温 的 固化 制度 固 化树脂 ；取 出固化好 的碳 纤维 样 品 ，为 保 持纤 维 处 于 紧绷伸 直 状态 ，以保 证 在 界 面 强度 测试 过 程 中数 据 的准 确性 ，先用 双 面胶 把纤维 固定 在纸 板 上 ，然后 用 ５０２胶水再 次 固定 纤维 。 １．３ 分析 测试 采用 ＰＨＩ５７００型光 电子 能谱 仪分 析碳 纤维 表 面 的化 学成 分 ，包 括 元 素 和 官 能 团 分 析 ；使 用 ＤＣＴ２１ 测量 仪 测 试 碳 纤 维 与 环 氧 树 脂 的 接 触 角 ；利 用 ＨＭ４１０界面评 价 装 置 ，采 用 微 滴 脱 粘 的 实 验 方 法 ， 测试 碳纤 维 与 ＴＤＥ８５环 氧 树 脂 单 纤 维 复 合 材 料 的 界 面剪切 强 度 。
了表征 ，ＸＰＳ结果表 明 ，与树脂复合后 ，碳纤维表 面官能 团的含 量、结构及化学环境都发 生了明显 的变化 ，界 面产生 了较强 的物 理和化 学作 用。利用 ＤＣＴ２１测量仪测试碳纤维与环氧树脂 ＴＤＥ８５的接 触角，分析 了纤维与树 脂的润 湿性 ，实验 结果显 示纤维 与树脂 的润 湿性 良好 。在此基础上 ，通过微滴脱粘方法测量纤维与树脂 的界 面剪切强度 ，以表征其界 面粘结性 能。微 滴脱 粘 的 实验 结果 显 示 ，Ｔ８００／ＴＤＥ８５体 系的 ＩＦＳＳ值 高 达 ７９．７ＭＰａ，比 Ｔ３００／ＴＤＥ８５、ＣＣＦ３０／ＴＤＥ８５０体 系分 别 高 ２１％ 、２４％ 。
国产碳纤维与东丽碳纤维的性能
国产碳纤维与东丽碳纤维的性能申宏旋;毛丽贺【摘要】对国产碳纤维和东丽碳纤维的拉伸性能和耐磨性进行了测试分析.结果表明,国产碳纤维拉伸断裂点位移较大,拉伸后形貌呈蓬松状,耐磨性较差,且摩擦后毛羽量较多;纤维表面有较多缺陷容易产生应力集中,需改进单丝生产工艺并寻求合适上浆剂进行后处理.【期刊名称】《纺织科技进展》【年(卷),期】2017(000)006【总页数】3页(P35-37)【关键词】国产碳纤维;东丽碳纤维;拉伸性能;表面形貌【作者】申宏旋;毛丽贺【作者单位】天津工业大学纺织学院,天津 300387;天津工业大学先进纺织复合材料教育部重点实验室,天津 300387;天津工业大学纺织学院,天津 300387;天津工业大学先进纺织复合材料教育部重点实验室,天津 300387【正文语种】中文【中图分类】TS102.4高性能碳纤维以其高比强度、高模量、可设计、防腐蚀和抗疲劳等特点，已成为发展先进武器装备的关键材料，在航空航天、国防军工、体育休闲等领域得到了广泛应用[1-3]。
随着复合材料的迅速发展，全球高性能碳纤维需求量的年增幅可达10%。
我国对碳纤维的研究开始于20世纪60年代，发展始70年代，80年代开始研究高强型碳纤维，虽然进步缓慢，也有一定的发展[4]。
近几年来，我国碳纤维产业发展迅速[5]，目前已有30多家企业和科研院涉足碳纤维生产及研发[6]，河南永煤碳纤维有限公司生产的MT300C-3K碳纤维，主要技术指标已经达到国际通用的T300产品标准。
但是国产碳纤维存在原丝生产技术不过关，纤维稳定性和均匀性较差，产品有较多的孔隙和缺陷，杂质成分高，碳纤维性能较差[7]。
本文主要通过国产碳纤维与东丽碳纤维性能的对比，找到国产碳纤维与国际上优良产品的差距，以寻求合适的解决方法，促进我国碳纤维行业的发展。
1.1 原料国产聚丙烯腈基碳纤维(MT300C-3K)，河南永煤碳纤维有限公司生产；日本东丽碳纤维(T300B-3K)，东丽碳纤维有限公司生产。
我国碳纤维发展现状研究
技术 ， 其 中， 日本东丽独家掌握着世
界 最高端的生产技术 ； 全 球 碳 纤 维 的 制造 商 大都 有 日本 公司 的 技术 和 资 本 背景 ； 国 际碳纤 维 市场 为 日、 美
最 好 的商业 级 碳纤 维 。
一
国外碳纤 维产业发展现状
２ １ ３ ０ ８ 年世界碳纤维产能为６ ８ ９ ５ ０ ｔ ，
目前世界各 国发展 的主要是ＰＡＮ
基碳 纤维和 沥青基 碳纤 维。 世界Ｐ Ａ Ｎ 基碳纤 维生产厂商 主要有 日本东丽公
其 中小 丝 束 为 ５ ２ ８ ５ ０ ｔ ； 到２ ０ ０ ９ 年 增 加至 ８ ０ ９ １ ５ ｔ ， 其 中小 丝 束 为 ５ ６ ４ １ ５ ｔ 。 目前碳 纤 维工 业 化 产 品 以ＰＡＮ基碳 纤维为代表 ， 其力学性能最好 ， 应用 领域 最广 ， 占全 球 碳 纤 维 总 产 量 的
用碳 纤 复合 材料 可 以减轻 质量 ， 节约 能源， 增 加 可靠 性 ； 风力 发 电是 能源 领 域增 长最 快 的 ， 其 叶片使 用碳 纤维 量可观 ； 用碳 纤 维 加 固、 修 复 混 凝 土 基 础设 施 已经 是一 项新 技 术 ， 市 场 前 景 十分广 阔。
Ｐ Ａ Ｎ 碳化生产 ， 形 成２ ４ ３ １ ０ ｔ ／ 年生 产能
力， ３ 家企 业正 在建 设 。 其 中大 陆有 １ １
闲 占绝 大 多数 ， 在 航 天航 空及 工业 应
用领域 ， 产品 刚刚起 步 。
家生 产 单位 ， 年 生产 能力 为 ２ ９ ２ ５ ｔ ， 在 建产 能 ５ １ ０ ０ ｔ ／ 年； 台湾省有 台湾塑胶
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Ｊ Ｈ Ｓ Ｉ Ｇ Ｈ Ｔ Ｉ ￣
我国碳纤维发展现状研究
碳纤维复合材料面临发展契机
的碳纤维 ，东丽的 Ｔ Ｒ Ｙ Ａ碳纤维将被大量应用在 ＯＡ Ｃ
新型客机 Ａ ８ 上。 ３０
美国波音公司推 出新一代高速 宽体客机一“ 音速 巡洋舰” ，约 ６ ０％的结构部件都将采用强化碳纤维塑 料复合材料制成 ，其中包括机 翼。它比铝轻 ，但强度 不相上下。据称 ，这种复合材料在客机的各个部件中 使用 ，它使新型客机的飞行速度提高 １ ５％～ ０％。波 ２
一
横尾翼和横梁 ，这些材料被称为 “ 首要的结构材料 ” ，
所 以对他们的质量要 求极其 苛刻 。对于波 音 ７ ７飞 ７ 机 ，日本东丽公 司是波音公 司指定 的唯一有资格的碳 纤维制造商。欧洲空客也在他们的飞机上使用了大量
代大型飞机更具优势。Ａ ８Ｆ翼展 ７．ｍ，长 ７ ３０ ９ ８ ３ ｍ，
１ 碳 纤维在航 空业 的应 用 ． １
航空应用中对碳纤维的需求正在不断增多 ，波音 ７７飞机 利用碳纤维做结构材料 ，包括水平和垂直的 ７
Ａ ８ Ｆ ２ ０ 年 ４月投入制造 ，制造过程中更多地采 ３０ 于 ０ ５ 用了碳纤维材料。Ａ ８ Ｆ的中央翼盒采用了碳纤维增 ３０
强塑料 ，结合采用高技术将使这种飞机在性能上比老
蒜
Ｆｂ ｉｅ
行 业 动 态 ， ｓ
碳 纤维复合材料面 临发展 契机
１ 碳纤维及碳 纤维 复合 材料 的特性
及 应 用
高性能纤维是指耐热好、质量轻 、强度高 、模量
高的特种纤维材料 。作 为高性能纤维的一种 ，碳纤维 既有碳材料 的固有特征 ，又兼备纺织纤维的柔软可加
工性 。碳 纤维 比铝 还轻 、比钢 还硬 ，它 的 比重 是铁 的 四分之 一 ，比强％～０％，硬 度 却是 钢 材 的 １ 倍 以上 。所 以 ３ Ｏ 汽车制 造采用碳 纤维 材料可 以使 汽 车 的轻量 化 取得 突 破性 进 展 ，并 带来 节 省 能源 的社 会 效 益 。业 界 认 为 ， 碳纤维 在汽 车制造 领域 今后 的使 用量 会越 来越 大 。据 悉 ，福特 干保 时捷 生产 的 Ｇ ｕ Ｔ型 赛 车 发 动机 机 罩 已全 部采 用碳纤 维材 料 ；奔 驰 的 ５Ｓ型轿 车原 来 内装饰 全 ７ 部是木 质材 料 ， 在则 以碳 纤维 替 代 ；通用 的雪佛 莱 现 轿 车 底盘 的 内装 饰 材 料 也 采 用碳 纤 维 ；宝 马 公 司 将 Ｍ 型 轿车的 顶篷全 部采 用碳 纤维 ，并 进行 技术 处理 ， ６ 使 其保持金属材料 的光泽 。 梅赛德 斯一 奔驰 新 推 出的 Ｓ Ｒ迈凯 轮 超级 跑 车运 Ｌ 用 了高强 度碳纤 维复 合材料 。该 车 最高 时速 可 以达到 ３４ｋ ／，Ｏ １０ｋ ／ 』 速时 问仅 为 ３ 。由高 强 度 ３ ｍｈ ～ ０ ｍｈ Ｊ 口 ．Ｓ ８ 的 碳 纤 维复 合 材料 制 成 的车 身 大 大 降低 了 其整 车 质 量 ，是 使该款 超级 跑车性 能如 此卓 越 的一 大 “ 臣” 功 。 在 Ｓ Ｒ迈凯 轮超级 跑车 中 ，车 身几 乎全 部采用 碳纤 维 Ｌ
东丽、东邦和三菱的碳纤维都将应用于B-7E7飞机
东丽、东邦和三菱的碳纤维都将应用于B-7E7飞机
佚名
【期刊名称】《高科技纤维与应用》
【年(卷),期】2004(29)3
【摘要】波音公司于2003年11月20日明确表示，预定于2008年就航的B-
7E7新一代民航机的部件，约35％将由东丽、三菱人造丝和东邦Tenax公司购入。
这是继2006年预定就航的A-380新一代民航机后，两大飞机公司的正式动向。
其结果到2010年中期将形成9000-1．2×104t／a碳纤维应用于这两家公司的飞机部件。
【总页数】2页(P52-53)
【正文语种】中文
【中图分类】V258.3
【相关文献】
1.东丽公司同欧洲Tencate先进复合材料公司签署长期供应飞机用碳纤维契约 [J],
2.东丽和三菱重工共同开发用于飞机部件的廉价CFRP成型技术 [J],
3.三菱、东丽扩大碳纤维产能 [J],
4.东邦全新级别高强度碳纤维研发应用飞机与汽车领域 [J],
5.美国波音公司787型飞机用“トレヵ~”碳纤维预浸料从东丽公司石川工厂初次出厂 [J], 毕鸿章
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东丽碳纤维等级
一、东丽碳纤维概述
东丽碳纤维是一种高性能的碳纤维，具有优异的物理和化学性能，在航空、汽车、船舶等领域得到了广泛应用。
其中，东丽生产的碳纤维具有品质稳定、规格全、应用范围广等特点。
二、东丽碳纤维等级划分
东丽碳纤维的等级划分是根据其物理和化学性能指标来确定的。
主要包括以下指标：
1. 纤维单丝直径
东丽碳纤维的纤维单丝直径划分为三个等级，分别是高等级、中等级、低等级。
其中高等级纤维单丝直径小于5.0微米，中等级纤维单丝直径在5.0-7.0微米之间，低等级纤维单丝直径大于7.0微米。
2. 抗拉强度
东丽碳纤维的抗拉强度划分为三个等级，分别是高等级、中等级、低等级。
其中高等级抗拉强度大于5000MPa，中等级抗拉强度在4000-5000MPa之间，低等级抗拉强度小于4000MPa。
3. 模量
东丽碳纤维的模量划分为两个等级，分别是高等级和低等级。
其中高等级模量大于220GPa，低等级模量小于220GPa。
三、东丽碳纤维应用
东丽碳纤维广泛应用于航空、汽车、船舶等领域，主要用于制造轻量化、高强度的材料。
比如，可以用来制造飞机、汽车的车身和发动机部件、船舶的船体等。
【结论】
通过以上分析可以看出，东丽碳纤维的等级划分主要包括纤维单丝直径、抗拉强度及模量等指标。
这些指标的不同组合决定了碳纤维的质量等级，从而决定了它在不同领域和应用中的使用情况。