文档介绍：某某国家民用航空产业基地
国产碳纤维复合材料及其在飞行器上应用技术
高技术产业化示范工程
项目资金申请报告
目录
1 项目意义和必要性 1
碳纤维的国外现状和技术发展趋势 1
项目对产业发展的作用与影响 17
产业关联度分析 22
市场分析 23
与国家高技术产业化总体思路、原则、目标关联情况 23
2 项目技术基础 24
承担单位技术基础和能力 24
取得的成果及知识产权情况 28
已完成的研究开发工作及突破的关键技术 30
技术工艺特点以及与现有技术工艺比较所具有的优势 33
对行业技术进步的重要意义和作用 34
3 项目建设方案 36
建立台 36
建立预浸料制备技术与适用性评价平台 46
建立大型复合材料结构件制备平台 56
建立大型复合材料结构件检测与评价平台 72
建立台 79
建立台 85
建设地点、建设期管理及总体进度安排 88
4 项目投资 90
平台投资规模 90
投资使用方案 91
资金筹措方案及配套资金落实措施 91
5 环境保护、资源综合利用、节能与原材料供应及外部配套条件落实情况 91
环境保护 91
原材料供应及外部配套条件落实情况 92
节能分析 93
6 项目法人基本情况 93
7 项目财务分析、风险分析及社会效益分析 94
项目财务分析 94
项目风险分析 94
社会效益分析 96
8 项目招标内容 98
9 资金申请报告附件 98
项目意义和必要性
碳纤维的国外现状和技术发展趋势
碳纤维的国外现状和技术发展趋势
碳纤维是一种以聚丙烯晴PAN、沥青、粘胶纤维等材料为原料,经预氧化、碳化、石墨化等过程制得含碳量达90%以上的无机纤维材料,具有高的比强度、高比模量、耐高温、耐腐蚀、导电导热性好,热膨胀系数小等一系列优异性能,成为航空航天等高技术领域最重要的结构或功能材料之一。
目前,世界碳纤维产业已形成了PAN基、沥青基、粘胶基三大原材料体系,其中沥青基、粘胶基碳纤维用途单一,产量有限。PAN基碳纤维由于产品力学及高温性能优异,兼有良好的结构和功能特性,因而发展最快,成为高性能碳纤维发展和应用的最主要和占绝对地位的品种,主要用于高性能结构和功能复合材料。
碳纤维起源于19世纪60年代,1961年日本大板工业研究所用聚丙烯晴为原料研制成功PAN基碳纤维,1964年以后碳纤维的生产向高强度、高模量方向发展。自70年代起日本的东邦人造丝、东丽、三菱人造丝公司利用本国的研究成果纷纷建厂,进行了PAN基碳纤维的工业化生产,其后又与美国、德国、法国、英国合作建立了子公司,70-80年代日本、美国相继突破PAN原丝、预氧化、碳化等关键技术,日本东丽公司相继开发了一系列高强纤维和高模纤维。PAN基碳纤维产业进入快速发展阶段(表1)。
表1
阶段
时间
主要技术特征
第一阶段
60年代
突破PAN基碳纤维连续制备技术路线
第一阶段
70年代
突破T300、M40级PAN基碳纤维工程化规模生产
第一阶段
80年代
高性能PAN基碳纤维,高强型(HS)、高模型(HM)到中强高模型
第一阶段
90年代
继续高性能产品的研发,发展多功能、低成本化产品
以日、美为代表的高性能PAN基碳纤维已经发展多种型号/规格碳纤维,从性能上覆盖了通用型、高强型(HS)、高模型(HM)到中强高模型、高强高模型、超高强型多个性能等级,可适应不同应用环境对性能的不同要求(表2)
表2日本碳纤维协会按力学性能将碳纤维分为5个等级
等级
力学新性能
典型牌号
拉伸强度,MPa
拉伸弹性模量GPa
低弹性模量
LM
3000
200
标准弹性模量
SM
2500
200-280
T300,T700SC
中等弹性模量
IM
4500
280-350
T800HB,T1000
高弹性模量
HM
350-600
M40JB,M50JB
超高弹性模量
UHM
600
UM63,UM68
目前,世界PAN基碳纤维的主要生产厂商有日本东丽(Toray)、东邦(Toho)、三菱人造丝公司,美国Hexcel、Amoco、Zoltek等公司,其中日本不仅是碳纤维的主要生产国,而且是西方主要发达国家高质量PAN基碳纤维的供应国,在航空航天用的小丝束纤维方面具有垄断地位,日本三家公司生产碳纤维