5万只/年外压法碳纤维网球拍生产车间设计文献综述

 2023-12-05 16:25:34

文献综述

1碳纤维

1.1碳纤维的定义

碳纤维是含碳量高于90%的无机高分子纤维,是由有机母体纤维(聚丙烯睛、粘胶丝或沥青等)采用高温分解法在1000~3000℃高温的惰性气体下碳化制成的。它是一种力学性能优异的新材料,比重不到钢的1/4,能像铜那样导电,比不锈钢还耐腐蚀,而其复合材料抗拉强度一般都在3500Mpa以上,是钢的7~9倍,抗拉弹性模量为23000~43000Mpa,也高于钢[1]。

碳纤维的优点是质量轻、抗拉强度高,同时具有耐高温、耐摩擦、导电、导热、膨胀系数小等优点。碳纤维与树脂、金属、陶瓷等基体复合后,形成碳纤维复合材料,也具有高的比强度、比模量、耐疲劳、导热、导电等[2],这些优良的综合性能,使得碳纤维材料在现代工业方面应用非常广泛。

1.2碳纤维的发展历史

1.2.1国外碳纤维的发展历史

20 世纪 50 年代美国开始研究粘胶基碳纤维 , 1959年生产出了粘胶基纤维 Thormel-25, 这是最早的碳纤维产品。 同一年,日本发明了用聚丙烯腈基 (PAN) 原丝

制造碳纤维的新方法。紧接着英国皇家航空研究院研究了高性能PAN 基碳纤维的技术流程,使 PAN 基碳纤维成为碳纤维工业的主流。20世纪70年代中期,美国联合碳化公司在美国空军和海军的资金支持下,研发高性能沥青基碳纤维。碳纤维的民用商业化也正是始于 70年代。日本东丽公司最早于1971年开始生产钓鱼杆和高尔夫球棒。1974年,美国最早把碳纤维用于网球。接着羽毛球拍也都实现了CFRP(carbon-fiber reinforcedplastic)化。20世纪80年代,碳纤维开始广泛用于客机和航天飞机。人造卫星也实现了CFRP化。进入21世纪,碳纤维的需求量随之增大,以大约13%的速度逐年递增。碳纤维的主要性能见表1。不同领域碳纤维的需求见表2[3]。

表1碳纤维的主要性能

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