PAN基碳纤维的生产与应用PDF电子书下载

第1章 碳纤维的基本概况 1

1.1 碳纤维研究和开发的历史 1

1.1.1 早期研发和工业化过程 1

1.1.2 PAN基碳纤维的发展 3

1.1.3 现阶段世界范围内碳纤维供需格局 4

1.2 碳纤维的制造过程 7

1.2.1 原丝的制造 7

1.2.2 碳纤维制造过程 12

1.3 碳纤维的应用概述 14

1.3.1 碳纤维的节能减排效果 14

1.3.2 碳纤维的应用范围 15

1.3.3 碳纤维的应用趋势 16

1.4 国内碳纤维的发展 17

1.4.1 国内碳纤维开发历程 17

1.4.2 目前国内碳纤维行业所处阶段 18

1.4.3 国际上对国内碳纤维的态度 19

参考文献 21

第2章 碳纤维的结构与特性 23

2.1 碳纤维的结构特点 23

2.1.1 石墨的结构 23

2.1.2 碳纤维的结构 25

2.2 碳纤维的形态与分类 28

2.2.1 碳纤维的形态 28

2.2.2 碳纤维的分类 32

2.3 PAN基碳纤维的机械性能 35

2.4 PAN基碳纤维的其他性能 37

2.4.1 热性能 37

2.4.2 耐化学性 38

2.4.3 电磁性能 39

2.4.4 生物亲和性 39

参考文献 40

第3章 碳纤维生产过程中的关键技术 41

3.1 PAN分子结构控制与聚合过程模拟技术 41

3.1.1 原丝中PAN分子结构的控制 42

3.1.2 PAN 的聚合机理 43

3.1.3 PAN聚合过程的建模与模拟计算 45

3.1.4 均聚PAN模拟实例 47

3.2 原丝结构形态控制技术 51

3.2.1 干喷湿纺技术 52

3.2.2 水蒸气加压牵伸技术 57

3.3 PAN原丝高温处理技术 64

3.3.1 高温热处理过程的工艺特点 64

3.3.2 高温处理设备 69

3.4 碳纤维表面设计技术 78

3.4.1 氧化处理 79

3.4.2 等离子处理 82

3.4.3 上浆处理 84

3.4.4 其他表面处理方法 88

3.4.5 表面处理效果的评价 88

3.5 碳纤维高性能化技术 89

3.5.1 碳纤维强度的提高 90

3.5.2 碳纤维杨氏模量的提高 92

3.5.3 碳纤维的性能稳定与品质保证 94

参考文献 96

第4章 CFRP的设计与制备 100

4.1 CFRP的设计 101

4.1.1 复合材料的可设计性 101

4.1.2 复合材料设计的基本事项 101

4.1.3 CFRP设计的特征 105

4.2 CFRP材料的成型 107

4.2.1 成型技术概要 107

4.2.2 成型技术分论 110

4.3 CFRP的机械加工 115

4.3.1 CFRP机械加工的特点 115

4.3.2 切断加工 116

4.3.3 车削和铣削 117

4.3.4 钻削 117

4.3.5 磨削和抛光 117

4.3.6 其他加工 118

4.4 CFRP部件的连接与固定 118

4.4.1 黏结结合 118

4.4.2 机械结合 119

4.5 CFRP部件的表面装饰 120

参考文献 121

第5章 CFRP基体材料 122

5.1 树脂体系的选择 122

5.2 热固性树脂 124

5.2.1 环氧树脂 125

5.2.2 不饱和聚酯树脂 129

5.2.3 乙烯酯树脂 130

5.2.4 酚醛树脂 130

5.2.5 耐高温性树脂 131

5.3 热塑性树脂 133

5.3.1 聚醚醚酮 135

5.3.2 聚苯硫醚 136

5.3.3 聚醚酰亚胺 137

5.3.4 聚碳酸酯 138

5.3.5 聚酰胺 139

5.3.6 饱和聚酯 141

参考文献 141

第6章 CFRP成型加工技术 142

6.1 碳纤维预成型物 143

6.1.1 碳纤维预成型物的开发历史 143

6.1.2 碳纤维预成型物 144

6.1.3 先进预成型技术的发展与应用 149

6.2 碳纤维中间成型产物 151

6.2.1 预浸料 151

6.2.2 片状模塑料 156

6.3 先进CFRP成型加工技术 157

6.3.1 热压罐成型技术的发展 157

6.3.2 RTM成型技术的发展 158

6.3.3 先进拉挤成型 162

6.3.4 水溶性模具成型系统 163

6.3.5 铺放成型技术 165

6.3.6 非加热成型技术 166

6.4 非连续纤维增强热塑性树脂的成型方法 167

6.4.1 长纤维增强热塑性树脂 168

6.4.2 LFT的成型方法 169

参考文献 170

第7章 CFRP的应用 172

7.1 航空航天领域 173

7.1.1 CFRP在飞机中的应用 174

7.1.2 CFRP在火箭领域内的应用 184

7.1.3 CFRP在卫星上的应用 185

7.1.4 CFRP在空间望远镜领域的应用 186

7.2 体育休闲领域 187

7.2.1 钓鱼竿 187

7.2.2 高尔夫球杆 188

7.2.3 球拍 188

7.2.4 其他体育用品 189

7.3 汽车制造领域 189

7.3.1 CFRP在赛车领域的应用 189

7.3.2 CFRP在汽车中的应用 192

7.4 能源相关领域 196

7.4.1 CFRP在风力发电中的应用 196

7.4.2 CFRP在海上油气开采中的应用 199

7.4.3 CFRP在压力容器中的应用 201

7.4.4 CFRP在燃料电池中的应用 203

7.4.5 CFRP在输电线缆中的应用 205

7.5 船舶海事领域 207

7.5.1 CFRP在海上游艇和赛艇中的应用 208

7.5.2 CFRP在海军舰艇中的应用 209

7.6 基础建设领域 212

7.6.1 碳纤维筋取代钢筋 212

7.6.2 建筑物维修加固 213

7.6.3 碳纤维增强水泥 214

7.6.4 碳纤维管道修复 215

7.6.5 碳纤维在基建领域的其他应用 216

7.7 其他领域 216

7.7.1 工业辊筒 216

7.7.2 电子设备壳体 217

7.7.3 医疗健康领域 217

参考文献 217

第8章 碳纤维领域的研究前沿 221

8.1 低成本碳纤维生产技术 221

8.1.1 碳纤维的成本构成 223

8.1.2 碳纤维成本降低技术 227

8.2 碳纤维回收再利用技术 233

8.2.1 碳纤维复合材料的处理方法 235

8.2.2 碳纤维回收技术 235

8.2.3 回收碳纤维的再利用技术 238

8.2.4 回收碳纤维的应用领域 240

8.2.5 CFRP循环利用技术 241

8.2.6 碳纤维回收再利用技术的前景 241

8.3 高速一体成型技术 241

8.3.1 超高速固化树脂技术 242

8.3.2 高速树脂含浸技术 244

8.3.3 立体赋型技术 245

8.3.4 自动成型系统 246

参考文献 247