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第90期 东方科技论坛:“高性能纤维制备中的高分子科学问题——碳纤维瓶颈问题的解决”

发布时间:2007-04-19发布部门:宣传部
第90期东方科技论坛会议 日程安排

    4月22日: 13:00-20:00 喜天游大厅注册

    4月23日: 8:30-17:40 会议 地点:沪杏图书馆(虹桥路2216号)
    午餐地点设在会场附近的餐馆(皇朝酒店)
    晚餐:顺风大酒店宴会厅 

    4月24日: 8:30-12:00 会议 地点:沪杏图书馆(虹桥路2216号)
    午餐地点设在会场附近的餐馆(皇朝酒店)

研讨会主题背景
    随着科学技术的发展与进步,对纤维材料性能的要求越来越高。特别是航空航天、新能源、海洋、生物医学、通讯信息、军工等尖端高科技产业均离不开高性能纤维。综合性能优异的聚丙烯腈基碳纤维(PANCF)更是其中的佼佼者,在国家安全及国民经济的发展中越来越凸现出其不可或缺的关键地位。
    对于PANCF,发达国家均极为重视。美、日等国投入巨大,20世纪60年代起步,经过70~80年代的稳定,90年代的飞速发展,到本世纪初其制备技术和工艺已基本成熟。日本以聚丙烯腈纤维为主要产品的三家公司,依靠其原丝研究及生产技术的优势,使其迅速成为碳纤维大国,无论质量还是数量上均处于世界领先地位,其中东丽公司是高性能碳纤维发展的领头羊。
    从力学性能看,PANCF已从初期T-300(强度3.5GPa、模量230GPa),每4-5年上升一个台阶,经过T-400H、T-700S、T-800H、逐步发展到T-1000G(强度7.02GPa模量300GPa)。高强、高模同时并重的“M60J”抗拉强度为3.92GPa,抗拉模量为588GPa,高模型M70J的模量已达到690GPa。不仅性能提高十分迅速,品种也有较大突破。
    从产量上来看,近年来每年以近15%的速度递增,2006年度国外碳纤维的产能已经达到41350吨。概括起来,国际市场上高性能聚丙烯腈基碳纤维已逐步形成了质量不断提高、产量不断增加、生产成本不断下降、应用领域不断扩大这样一个良性发展的格局,而且几大生产厂家还在追求更高性能及性能价格比。
与国际上先进国家相比,国内的生产能力和技术水平还存在相当差距。从产量上看,国内碳纤维生产的总能力仅约130吨/年,但需求量却已达到国际市场的1/5,2004年达到了4000-4500吨。从性能而言,国产PAN碳纤维强度低,均匀性、稳定性差,毛丝多(断头率为国外产品的6倍),品种单一且生产成本较高,仅仅只能在耐烧蚀功能性复合材料(对强度要求低)和某些民用制品上使用,远远不能满足我国发展国防高技术武器的需要,大大限制了我国高技术战略武器系统的更新换代,与我国的大国地位极不相称。
    我国的碳纤维研究工作起步于六十年代,面对西方国家的出口限制和严密的技术封锁,已研制出性能接近T-300的碳纤维产品,但一直遭遇无法稳定化制备的问题。近年来,在国家层面一系列计划的支持下,在关键制备技术、工程化技术方面有了可喜的进步,实现了T300级碳纤维25吨级的中试规模化生产,T700级关键技术研发也取得明显进展,但在规模化生产的稳定性及产品质量的提高、规格的扩展方面,距离军民应用领域的要求仍有相当差距,与国际先进水平相比,我国碳纤维的总体水平仍然非常落后。
重性能指标的达到,轻基础研究;重碳化技术,轻原丝和稳定化技术;重研究工艺,轻硬件配套、集成化技术;是造成这一长期落后局面的根本原因。“原丝水平的落后是制约我国碳纤维水平提高的瓶颈”已经达成共识。因此,迅速以原丝质量的提高为核心,加强科学基础及工程化研究,是解决瓶颈,使碳纤维落后局面改观的首当其冲的关键问题 。
    通过同领域国内外科学家对三大中心议题的交流与探讨,判别目前从事解决碳纤维原丝瓶颈中所凝聚出的科学问题及总体思路的正确性,加深对PAN原丝乃至高性能纤维制备过程中基本规律性的理解,拓宽思路,为采用创新技术,早日获得优质原丝,进而为国产高质量碳纤维的早日问世提供理论依据创造条件。
    同时,可以为其他高性能纤维制备的理论问题及软物质科学的进展,提供一定的帮助。



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