近日,光威復材旗下威海拓展纖維有限公司(以下簡稱"拓展纖維")研發生產的M60J碳纖維產品下線,順利實現工程化、產業化,填補了我國在該領域的市場空白。
相比第一代碳纖維,M60J碳纖維的模量提高兩倍以上,模量高達588GPa。目前,全球只有少數幾個發達國家掌握該產品的生產技術。
高溫石墨化是制備和生產高模高強碳纖維必不可少的工藝環節,需要將碳纖維在1800℃以上的高溫條件下進行進一步石墨化處理,使得纖維中的石墨微晶進一步生長和取向,從而使碳纖維獲得高模量特性。但是,在通過高溫石墨化處理得到高模量的同時,碳纖維的強度也會有不同程度的下降。通常,石墨化溫度越高,碳纖維的模量也越高,但強度下降幅度也會越大。同時,隨著碳纖維模量增高,雖然抗變形性能更強,但與樹脂結合的能力會大大降低。
拓展纖維總工程師張月義介紹,國產M60J碳纖維的表面石墨化程度高,含碳量達到99%以上,但是含氧、含氮的活性元素變少,不利于和樹脂發生化學反應。行業里此前一般是通過化學處理方式,加大對碳纖維表面的處理程度,這會降低碳纖維的強度。因此,這也成為碳纖維行業面臨的一項共性技術。
為攻克多個技術難題,拓展纖維與山東大學合作,開展技術攻關,找到了新的解決方案,通過在纖維表面增加催化劑,使纖維表面形成共格凸起,還開發了上漿劑用于纖維表面,使表面官能團與樹脂更好地結合,進而綜合提升碳纖維的性能指標。
拓展纖維科研管理部部長張順介紹,碳纖維是航空航天領域不可缺少的高端材料。通過產學研合作,公司的M60J碳纖維順利實現了產業化。
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