碳纤维简介

碳纤维简介（精选6篇）

碳纤维简介 篇1

木纤维产品的特点

什么是木质纤维产品：原料为全进口纯天然木纤维，选用2至3年生天然无污染的美洲速生树木，粉碎高温蒸煮成木浆提取纤维制成，经过特殊技术和生产工艺剔除木材中的糖和脂份，并采用先进技术根除物质的静电反应。整个过程中没有任何化学添加成份,与棉花一样都是100%的绿色产品。其质地细密度和柔韧性均达到最佳状态。由于木纤维产品天然的抗菌功能，因而制成的产品不需添加任何人工合成的抗菌剂，不会引起皮肤的过敏现象。采用对人体无害活性染料。指标达到国家行业标准。

木质纤维产品特有功能及市场潜力： 随着人们对健康卫生的日益重视，传统毛巾因油污很难清洗、易滋生病菌等缺陷受到了越来越多的关注，成为了人们生活起居最担心和头痛的问题。对此，北京华美家纺科技有限公司通过科技创新所研发的纯天然木纤维毛巾，以其所具有的天然抗菌保健、清除异味、自清自洁等功能，很好地解除了上述担忧，在极大的提高了人们生活品质的同时，也撬动了一个以“亿万计”的宠大市场。由于纯天然木纤维毛巾是选用纯进口优质木材做为基本原料，经过特殊技术和生产工艺将木材中的糖和脂份剔除，并采用先进技术根除物质的静电反应，生产出的针织品。整个过程中没有任何化学成分，与棉花一样都是１００％的绿色产品。该毛巾有着极强的吸水性和排油去污能力，特别是吸水透气性优于传统棉织物及其它植物纤维。其具有极强抑菌、抗菌，清除异味，无刺激、不霉变等功能，即使用于擦拭油渍、污渍、汗渍时也不用任何洗涤用品，清水一洗就干净，且对擦拭物无损伤，不留痕迹。而它的自清自洁的超强去污功能，则无须洗涤剂，任何油物（含机油、鞋油）无须用力揉搓，只用清水冲洗便可洁净如新。由于这种木纤维毛巾优越性能，自上市后即受到消费者的赞誉。同时，其可广泛用于厨房、家居、家电、汽车、宾馆、餐饮、美容等场所的多样化用途，以及有着１３亿消费人口的国内巨大市场潜力，也吸引了全国众多的经销代理商们。另外又推出了新产品木纤维袜子，具有易清洗、抗菌、抑菌、防臭等功能，成份主要为木纤维。

产品性价比：我们的产品是100%的木纤维高品质产品，纯进口的木纤维一吨加工成本在2.8-3万元之间，形式上成本高些，产品价格高了，利润空间小了，但从长远的赢利条件来说还是赚的。如果一个消费者只购买一次和购买十次，哪个成本高、哪个成本低就显而易见了，要在市场中让消费者由产品的认知到忠诚消费才是真正赚钱的好手段，这也是做大品牌的基础。木纤维含量直接影响到产品的功效,含量少的混纺产品不能称之为真正的木质纤维产品。

特色是最大的竞争力，纯天然木纤维毛巾同普通毛巾在使用和形状上没有区别，但与普通毛巾相比具有更多优点：纯木材为原料提取纤维，天然环保，特有天然的抗菌保健，清除异味、自清自洁的功能，油污清洗，清水一冲便洁净，长时间使用也不会发滑、发臭、发腻、发硬，永远鲜亮柔软。木纤维有棉的本质，丝的品质，是地道的生态纤维，源于天然而优于天然。木纤维是用天然木材作为原料优化处理得来的，木纤维较棉纤维本质更纯正。木纤维的纤维素含量在99.5%以上，而棉纤维在95——97%；木纤维的脂 肪和蜡质占0.2——0.3%，棉纤维占0.5——0.6%；木纤维无含氯物质，棉纤维中含氯物质占1——1.1%；木纤维不含果胶及多缩戌糖，而棉纤维含1.2%；木纤维其它灰份的含量为微量，棉纤维灰份的含量达1.14%。木纤维耐日光、抗虫蛀、耐热、耐化学药品、耐融剂、耐霉菌，在主要纺织纤维中，它的优良性能较为全面。

木纤维的单位细度级细、手感非常柔软；色牢度好、色彩亮丽；悬垂性佳，柔软滑爽不扎身，比棉还软，有着特有的丝滑感。纯天然木纤维产品是选用2至3年生天然无污染的澳洲速生树木，粉碎高温蒸煮成木浆提取纤维制成。经过特殊技术和生产工艺剔除木材中的糖和脂份，并采用先进技术根除物质的静电反应。整个过程中没有任何化学上的成份,与棉花一样都是100%的绿色产品。其质地细密度，柔韧性均达到最佳状态。它不含任何化学添加成分。由于木纤维产品天然的抗菌功能，因而制成的产品不需添加任何人工合成的抗菌剂，不会引起皮肤的过敏现象。采用对人体无害活性染料。指标达到国家行业标准。因木质有先天的疏松性及传输性。所以木纤维产品可以自由的吸收并蒸发水分，具有极强的吸水性和排油去污能力。特别是吸水透气性优于传统棉织物及其它植物纤维。其具有天然的抗菌保健，清除异味、自清自洁的功能，触感柔软，不板结变硬，是一件真正的，纯绿色的健康产品。

木纤维毛巾与普通毛巾的区别

纯天然木纤维毛巾同普通毛巾在使用和形状上没有区别，但与普通毛巾相比具有更多优点，区别如下：

1．化纤类毛巾：石化物质生产，油污难清洗，需用洗涤剂（费水、费时间、费钱），吸水极差，有静电,易生病菌易感染皮肤，使用后发滑、变味、发腻发硬。

2．棉织类毛巾：绿色环保，棉花生产，油污极难清洗，需用洗涤剂（费水、费时间、费钱），吸水好静电小，含糖脂成分，易生细菌易感染皮肤，使用后发滑、变味、发硬。

3．竹纤维毛巾：竹纤维生产，天然环保，抗菌抑菌，油物容易清洗，但纤维柔软性不佳，使用多次后纤维发硬，白色易发黄，不适合长久用于洗脸，适合长用于厨巾、抹布。

4．超细纤维毛巾：超细纤维产品，成分为化纤、棉两类，油污难清洗，但用久了会很难清洗，吸水好化纤静电大，易生病菌易感染皮肤，使用后发滑、发臭、发腻、发硬。

5．木纤维毛巾：纯木材为原料提取纤维。天然环保，特有天然的抗菌保健，清除异味、自清自洁的功能，油污清洗，清水一冲便洁净，长时间使用也不会发滑、发臭、发腻、发硬，永远鲜亮柔软。

木纤维毛巾鉴别知识

木纤维是采用天然木材为原料，木纤维毛巾具有其他毛巾没有的“八大优点”。

一、看——晶莹亮丽

对着光线，从每个角度观察毛巾表面，木纤维毛巾色泽亮丽，自然流畅，其表面光圈的色泽特殊晶莹亮丽，反光，丝绸光泽。

二、触——柔软舒适

用手轻揉木纤维毛巾或接触或脸部肤服，您会感受到木纤维毛巾象婴儿的肌肤一样细腻柔软、滑顺舒适。普通毛巾，带给您的必定是干燥粗糙。

三、嗅——淡清木香

贴近木纤维毛巾，会闻到木材淡淡的清香气息，自然流畅。没有其他毛巾刺鼻气味，久用也无异味产生。

四、抖——悬垂挺直

提起木纤维毛巾两角轻轻抖动，明显感到木纤维毛巾良好的动感和垂感。飘柔顺畅，再皱褶的毛巾，悬挂2个小时也会平滑光整。

五、烧——天然环保

从木纤维毛巾中经纬纱各抽出一根纱，点燃，仔细观察燃烧现象，实验证明：木纤维燃烧迅速彻底、无烟无味、无残留物，仅木材的清香。

六、洗——自清自洁

将打湿木纤维毛巾，用酱油食用油倒在毛巾上，用清水冲洗便洁净，不用任何洗涤用品。这是因为木纤维特有叶绿素铜钠成份，使其具有超强去污、自清自洁的性能。

七、放——抗菌抑菌

湿毛巾象出差旅游一样折叠装进包里，或直接放在阴暗的地方保持潮湿，第２天木纤维毛巾不会产生馊臭味，不霉变。

八、吸——吸水透气

木纤维毛巾沉降率吸水性透气性高。把水滴在木纤维毛巾上马上就吸进去了，好的棉毛巾也要上10秒才进去，普通含化纤的毛巾几乎不吸水。

商机由你把握财富尽在你手

产品介绍：100%纯天然木纤维精制, 具有极强的分油性，沾上油污（含机油、鞋油）后，见水分离，无须洗涤剂，只用清水冲洗便洁净。木纤维毛巾采用2至3年生天然无污染的美洲速生树木做为基本原料，并采用先进技术根除物质的静电反应，粉碎高温蒸煮成木浆提取纤维，经过特殊技术和生产工艺将木材中的糖和脂份剔除，抑制了病菌滋生、存活的环境，不论用多久，不发滑、不油腻、无异味、不变硬、不霉变，永久保持鲜亮如新，洁污美容，防止皮肤细菌交叉感染，洗脸沐浴干净舒适。普通棉毛巾易生细菌，不易洗涤。木纤维独具天然的抗菌保健，清除异味、自清自洁的功能，触感柔软，吸水性好，整个加工过程中没有任何化学上的成份,与棉花一样都是100%的绿色产品。

纯天然木纤维毛巾是现代高科技的成果，它高品质，柔软抗菌，低价格，一巾多用，将会给您全新的感觉，时尚的享受。同时克服了传统毛巾的缺陷，被业内人士称为毛巾的一场革命。

木纤维袜子具有易清洗、抗菌、抑菌、防臭、吸汗功能。穿着干净舒适，卫生。产品功效:高科技结晶，高品质享受。

有了“华美美康”木纤维毛巾，清洁卫生变得轻松自在。

洗脸、洗澡、卸妆不再用香皂、洗面奶，抗菌护肤。

洗碗、擦灶台、清洗油烟机省去用洗洁剂，健康卫生。

擦玻璃、电器、精密仪器不留水珠、不掉细毛，洁净光亮。

出差、旅行装在包里不发霉、无异味，方便干净。

甚至用来擦皮鞋，顽固难洗的鞋油都能“一扫而光”。

久用鲜亮如新、柔软舒适，不发黄、不变硬，抑菌卫生。

功能比较：据测定，在人体皮肤的表面，正常的细菌和真菌的数量是每平方厘米100至1000个。在这个数量范围内，他它不会危害人类健康，也不会产生异味，但当环境温度较高时，细菌和真菌就能繁殖160万个后代，棉质类的毛巾产品用一段时间后，就会产生异味、干燥后板结变硬，这都是细菌及排泄物所致，所以只清洗皮肤除菌是不够的，主要是规避细菌的宿主“毛巾”。

燃烧：通过燃烧，可知是木纤维制作，不会有石化产品和棉花产品燃烧后的焦味。清洗：打一盆清水，将毛巾打湿，拿出后拧掉水，然后用它擦比较脏的地板或抹灶台、油烟机或把油倒在地上，把油擦净，甚至用来檫鞋油、机油,这个时候毛巾会很脏，你只需把毛巾放到水里晃荡或搓洗，拧掉水后会发现毛巾干净如新。

投资效益分析：有资料显示，我国人均年毛巾消费水平为250克（平均60克/条），而中等发达国家在1000克以上，欧美发达国家则在1500克以上，我国家用纺织品的人均消费支出仅占衣着消费支出的7%，占全部消费支出比例为0.7%，而发达国家2项基本持平。我国服装、家用、产业用纺织品的纤维消费量比例仅为52.5：33：14.5，而发达国家的比例为各占1/3。由此看来，有着13亿人口的中国家用纺织品市场，消费增长空间何等巨大！

目前，人们使用的化纤类毛巾是由石化物质生产，油污很难清洗，需用洗涤剂（不环保，对人体有危害，费钱），吸水差，静电大，对皮肤有害，易生病菌，一段时间后毛巾就会变的滑腻、发硬、发臭。而那些棉质类毛巾，油污极难清洗，同样要用洗涤剂

（不环保，对人体有危害，费钱），虽然吸水好，静电小，但是含糖、脂，易生病菌，使用后也会变得滑腻、发硬、产生异味。

如此好的产品利润到底如何呢？一个市场潜力投资分析，可以很好的说明，以一个消费水平适中、城市常驻人口约50万的城市的为参照：

销售预测：

1、以平均每个家庭4人计算，则有12.5万户左右。

2、以经济收入中等，卫生健康意识较强人群占总户数60%计算，即有7.5万户。

3、以启动市场后，7.5万户中，只有40%有家庭产生购买欲望和进行购买，即3万户，这样按每条毛巾的使用寿命为一年（普通毛巾一般发滑、板结、变味，实际寿命不到半年），又因为它具有防交叉感染的优势性能，我们可以拟定四口一户的家庭，一年里所消费该种毛巾总数：4块脸巾+4块澡巾+6块厨房用巾（每季度2块）=16块（预算不包含抹布）。

4、以统一市面价为标准：12元/脸巾，15元/澡巾，4元/厨房，则年每户需要消费木纤维毛巾为132元，3万户的毛利润为396万元。

投入成本：

1、进货费用：约为总销售额的50%，即396万元×50%=198万。

2、销售费用及人员工资：以总销售额15%计，396万元×15%=59.4万。

3、媒体广告：可以自行选择广告形式，投入比例为10%，即396万×10%=39.6万。

年纯利润：销售总额396万元—进货费用198万元—销售费用59.4万—广告投入39.6万=99万元。

第一年即可获利99万元(加上丰厚的返利,及袜子等系列产品利润更高)，市场预测量是该利润的几倍，且不计一些单位、宾馆、酒店等集团购买以及节日活动发放礼品、纪念品等团购行为。

以上文字表明，当你拥有了“华美美康”产品的代理，加上自己的勤奋，致富就在眼前！

创建VI体系:木纤维毛巾属新产品，市场刚刚起步，品牌优势没有形成，消费者认知度低。消费者对产品的认识局限于概念，消费处于偶然性、尝试性。木纤维毛巾作为日用品，紧跟市场潮流、顺应时代发展，产品普及会很快。在高度市场化的今天，人们的消费趋于理性、品牌化，木纤维毛巾要快速启动市场，首先必须创建一套健全的VI体系，快速打造行业品牌，占领市场，否则就可能成为行业铺路石。

作为一种功能性很强的产品，木纤维毛巾在导入期的市场推广中更适合采用“体验式销售”模式，例如在超市、商场、居民小区等场合进行现场产品功能演示，从事“华美美康”毛巾销售不需要培训、开会、听课，您只要学会做好产品的示范演示，一切问题都能解决，将木纤维毛巾“易清洗、抗菌和除油污”三大功效特性清晰地演示给消费者，销售起来会很轻松。为了更好地帮助代理商和经销商销售产品，总部提供统一的海报、宣传单页、ＶＣＤ以及整体的营销方案。产品销售专职、兼职均可，适合任何人的创业。

经销权益：特许专卖权：享有“华美美康”全部产品特许专卖权；

形象使用权：免费使用总部提供的“华美美康”品牌VI系统；

区域保护权：总部依据商务部《城市等级划分原则》确定和发展专卖店数

量，专卖店享受区域监督权；

独家买断权：加盟专卖店可申请买断县级市、地级市独家经营权；

代理优先权：同等条件下，加盟专卖店享有晋级区域总代理的优先权；

业绩鼓励奖：完成规定的销售业绩或进货额，加盟店可获得总部鼓励奖。

投资风险：经销天然木纤维产品风险几乎为零。因为：（1）消费群体巨大。其本身为日常生活用品，居家必备，因其优质性能，应用范围相当广泛，理所当然会在同类产品竞争中受到广大消费者的青睐。良好的性能产生良好的口碑，产品回购率节节攀升。（2）产品价格低。本产品与其它同类产品比较，性价比之优势显而易见，生存空间巨大。（3）投入可大可小。代理“华美美康”木质纤维毛巾或经营专柜、专卖店，经营面可宽可窄，经营门槛可高可低，经营步骤可快可慢，赋予投资人多重商机和选择余地，轻松赚钱。1000元流动资金即可取得试销商资格，3000元即可成为经销商。

碳纤维简介 篇2

广义的植物纤维是指植物体某一部分的纤维细胞特别发达, 能够产生植物纤维并作为主要用途, 而被利用的植物。它广泛地被用做编织、造纸、纺织等工业的原材料。此外, 部分的纤维植物还有食用、药用和绿化等功能。产生植物纤维的纤维植物, 全世界有数百种, 我国约有500种左右。其中栽培的纤维作物, 全世界仅有30种左右[1]。

狭义的植物纤维仅指麻类———包括软纤维和硬纤维, 并不包括棉花及制浆木材。植物纤维主要有锦葵科、荨麻科、椴树科、亚麻科、桑科、豆科、梧桐科、大戟科、榆科、卫矛科、瑞香科、夹竹桃科、萝科、龙舌兰科、芭蕉科、凤梨科、百合科、棕榈科和禾本科等。植物体内纤维常成束, 或由束连成片, 甚至成网状结构[2]。实际利用的基本结构, 除单个纤维细胞外为纤维束, 或含有束的植物器官的一部分结构或整个器官[3]。

目前国内有关黄草植物纤维相关的研究很少。2010年东江工艺编织有限公司总经理单兴海与浙江大学开始了合作项目———“绿色农业可再生资源三角黄草植物纤维纺织材料的研究开发”。该项目的开展是先将黄草晒干、打碎, 从中提取草浆粕, 然后以此为原料, 提取纤维素纤维, 经过几年的反复实验, 研究人员终于将黄草纺成了丝线。目前, 国内自主研发出适合于制备草本植物纤维素纤维的纺丝设备, 正在规划1000t级产能的生产线, 设备已经进入安装调试阶段。据估算, 按照现有生产工艺, 2t干黄草可提取1t纤维, 市场售价最低能达到2.5万元/t, 经济效益明显。

2黄草植物纤维简介

黄草又名艾草, 是一种多年生草本植物, 分布于亚洲及欧洲地区。黄草径干直径可达5mm, 绿色, 表面有纵棱, 可见互生的枝、叶或叶基。上部有较密的柔毛。质坚脆, 易折断, 断面呈纤维状, 中央有白色髓。叶皱缩或已破碎, 完整叶片展平后二至三回羽状深裂, 裂片线形, 两面均被柔毛。头状花序较多, 半球形, 直径3~6mm, 总花梗细瘦, 总苞叶线形, 总苞片2~3列, 边缘有白色宽膜片, 背面被短柔毛;花托卵形;边缘为雌花, 内层花两性, 均为管状。成熟花序可见倒卵形的瘦果。黄草气浓香, 味微苦。多边形。表皮一列细胞, 外被丁字毛, 细胞多径向, 较长。内皮层凯氏点明显。维管束鞘纤维壁厚木化。韧皮部较宽。形成层不明显。维管束排列成环, 导管多边形, 2~12个成群, 排列成单列。木纤维分布面积大, 细胞壁厚化。射线单列, 胞腔内有内含物。树脂道散生髓部。髓大, 周边的细胞壁厚化, 灰白色。长3~5mm, 无色, 表面光滑, 胞壁微厚。纤维多碎断, 成束或单个散在, 直径9~36μm, 胞壁厚略弯曲, 腔狭, 纹孔稀少或缺。导管少见, 以网纹导管为主, 赤有螺纹、梯纹和具缘纹孔, 直径12~35μm。结晶甚多, 单个, 形状不一, 大小为23~92μm, 不溶于盐酸。薄壁细胞多数, 四边形, 多边形或类圆形, 无色, 有少数纹孔。

黄草经晒干、打碎, 从中提取草浆粕, 然后以此为原料, 提取纤维素纤维, 再经过纺丝成型和后处理工序。黄草植物纤维就这样诞生了。

“黄草植物纤维”有待生产工艺进一步优化, 并经国家有关部门检验合格后, 将投入批量生产。有关专家认为, 这是一件利国利民的大好事:一方面, 此项科研成果可填补国内空白, 增添了新的材料和方法, 对纺织业的升级换代也将起到有力的推动作用;另一方面, 将为农业增效、农民增收开辟一片新天地。

“黄草植物纤维”进入批量生产后, 将需要更多的田地种植黄草。种植黄草的成本比种植水稻低, 而收入却可以翻番, 可为农民带来更好的经济效益。如“1亩田, 如果种水稻, 以亩产400kg计算, 毛收入不到千元;而如果改种黄草, 亩产可达500kg以上, 毛收入可到2000元以上[4]。”

3 发展动态

3.1 开发机织针织面料产品

黄草植物纤维是一种新型、健康、时尚和绿色环保的生态纺织纤维。有一定的保健功能, 其舒适、透气、抑菌功能, 具有吸汗、透气性好, 对身体无害, 更容易染等特点。

3.2 开发医用卫生用品

黄草植物纤维天然抑菌防霉性可生产护士服、口罩、手术服、纱布、绷带、病人的床被等, 能有效防止病菌传播。

3.3 利用黄草植物纤维开发其他用品

黄草植物纤维还可以生产各种装饰用品, 如:地毯、凉席、玩具、毛巾、浴巾、床单、被罩、窗帘、汽车座垫等。

随着人们生活水平的提高, 环保意识增强, 新技术的开发, 使黄草植物纤维用途具有可开拓性, 应该说, 黄草植物纤维的用途会不断扩大、用量会不断增加, 前景越来越广阔。黄草植物纤维的开发, 增添了新的材料和方法, 对纺织业的升级换代也将起到有力的推动作用。

参考文献

[1]王玉林.甘肃省禾本科纤维植物资源研究[J].安徽农业科学, 2011.39 (23) .

[2]张月琴.焦作市野生纤维植物资源调查研究[J].广东农科学, 2010, (7) .

[3]庄馥萃.植物纤维和纤维植物[J].生物学通报, 2001, 36 (11) .

碳纤维加固分析 篇3

摘要：

1.碳纤维复合材料是航空、汽车、运动器材等众多领域广泛应用的材料之一。由于具有优异性能。碳纤维单向布与配套树脂材料已是加固钢筋混凝土结构的新材料、新工艺。本文简单介绍了钢筋混凝土有限元分析的研究现状，碳纤维加固混凝土技术的发展概况，讨论了混凝土材料的弹塑性本构关系，介绍了常见的可以用来模拟混凝土的几种模型。2.在确定有限元模型的基础上，详细介绍了ANSYS中专门用于模拟混凝土或钢筋棍凝土结构的Solid65单元以及钢筋单元LINK8。

3.在对钢筋混凝土梁的有限元分析中，通过对碳纤维布的添加和消去，用ANSYS进行模拟并对试验结果进行比较，验证碳纤维对混凝土的加固作用。关键词：混凝土 加固 有限元

Carbon fiber reinforcement concrete ball plasticity analysis Abstract：

1.The carbon fiber is compound with the aviation, the automobile，the movement equipment and so on one of multitudinous domain widespread application materials.Because has the outstanding performance.The carbon fiber unidirectional cloth and the necessary resin material already were reinforces the reinforced concrete structure the new material, the new craft.This article simply introduced the present situation of the reinforced concrete finite element analysis research, the carbon fiber reinforcement concrete technology development survey;discussed the coagulation of the material ball plasticity and the construction relations.Introduced several kinds of common useful models to simulate the concrete.2.In the determination finite element, in the model foundation, in detail introduced in ANSYS specially uses in to simulate the concrete or the steel bar stick congeals the texture of soil Solid65 unit as well as steel bar unit LINK8

3.In infinite element analysis which puts up the main beam to the steel bar coagulation, through eliminates or add the carbon fiber ,carries on the simulation with ANSYS, thus carries on the comparison to the test result, the confirmation carbon fiber to the concrete reinforcement function Key word: Concrete reinforcement finite element 钢筋混凝土有限元分析的意义

钢筋混凝土是由钢筋和混凝土两种物理—力学完全不同的材料所组成的结构材料。钢筋混凝土结构由于强度高、可模性好、造价低等优点，在我国建筑业中被广泛使用，公共建筑及绝大部分高层建筑均为钢筋混凝上结构。

由于钢筋混凝土材料性能的特殊性和复杂性，对于钢筋混凝土的试验研究存在着许多复杂的因素，主要包括:(1)钢筋混凝土结构是由两种材料组成:钢筋和混凝土。

(2)混凝土本身主要是由山水、砂石骨料和水泥复合而成。在混凝土硬化以后，在混凝土中仍然有自由水和孔隙，甚至还有未水化的水泥粒，并不可避免的形成数条多微裂缝。混凝土的应力应变关系是非线性的，且受很多因素影响。在复杂应力条件下，混凝土本构方程仍然是一个需要深入研究的问题。

(3)在荷载作用下，一般钢筋混凝土结构是带裂缝工作的。混凝土的裂缝随荷载的增加而不断发展。

(4)混凝土的变形是与时间有关的，如收缩和徐变。

(5)钢筋和混凝土之间的粘结关系非常复杂，如何模拟粘结关系也需进一步研究。

(6)钢筋本的非弹性性能。

考虑到这些复杂因素，要精确分析一个钢筋混凝土结构从加载到破坏的全过程是十分困难的。长期以来，钢筋混凝土结构的分析主要靠试验和经验公式，而且主要是针对杆件结构。对于复杂的混凝土结构要么用模型试验，要么用弹性理论，对某些结构一般是用极限平衡理论求得其承载力。

随着电了计算机的出现和混凝土本构关系研究的深入，钢筋混凝土结构有限元分析方法得到了迅速的发展。在钢筋混凝土结构的分析中运用有限元分析可以提供大量结构反应信息，诸如结构位移、应力、应变的变化，混凝土压屈，钢筋流动，粘结滑移，破坏荷载等等，这对研究钢筋混凝土结构的性能，改进工程设计都有重要的意义。

2钢筋混凝土有限元分析的研究现状

最早用有限元法分析钢筋混凝上梁的学者是 Ngo和Scordelis。他们于1967年在ACI杂志上发表了一篇有关这一内容的论文们在研究中，主要还是基于线弹性理论，但是他们根据试验结果，将钢筋和混凝土划分为三角形单元，按平面 应力问题和线弹性理论分析钢筋和混凝土应力，针对钢筋混凝土结构的特点，在钢筋和混凝土之间附加了一种沿钢筋径向和切向都有一定刚度的粘结弹簧，从而可以分析粘结应力的变化情况：反映混凝土的开裂特性，提出了离散裂缝(discrete cracks)形式，即在梁中预先设置裂缝，裂缝的两边用不同的节点，裂缝间也附加了特殊的无几何尺寸的连接弹簧，以模拟混凝土裂缝间的骨料咬合力和钢筋的销栓作用。这一研究获得了很大的成功，引起了巨大的反响。自此以后，许多学者在这一领域研究，发表了大量研究成果。

1968年Nilsson发展了Ngo等人的工作，将钢筋与混凝土非线性粘结关系和混凝土本身的非线性应力应变关系引入有限元分析，当钢筋开裂后就重新划分网格，把裂缝置于单元边界处Frankin于1970年首先引入“弥散裂缝”的方法，将钢筋分布在混凝土单元中，假定钢筋与混凝土间有效连接并可以自动跟踪裂缝的发展。这一方法为有限元分析实际钢筋混凝土结构提供了有力工具，获得了广泛应用。有些研究中还用拉伸强化(tension stiffening)概念，以考虑裂缝之间混凝土对受拉的贡献。由于弥散裂缝模式计算相对简单并具有较好的精度，这一模式己被应用于平面应力、平面应变、板弯曲、壳体、轴对称和三维实体问题之中。1969年已有学者用分层法来建立钢筋混凝土梁的弯曲单元稍后Lin和Scordelis将分层法用于板壳单元等弯曲构件，假定每一个混凝土堆安全壳、存储容器和海洋石油平台等大型混凝土结构的非线性分析中。这一阶段的研究和应用都取得了很大的进展，但总的来说，不管是理论研究还是工程应用，都比较粗糙，处于探索阶段。

1977-1985年，在这个阶段中，研究工作主要可分为两个方面。一方面是继续在单元模式的选取、混凝土的本构关系和破坏理论、裂缝的模拟和拉伸强度、骨料咬合和销栓作用以及粘结方面进行深入的研究。另一方面是系统性的总结和交流工作，美国土木工程协会组织了一个20人的委员会，花了八年时间，总结和分析了钢筋混凝土结构有限元结构分析领域的大量研究资料和信息，在 1982午 5月发表了长达 545页的综述报告，内容涉及本构关系和破坏理论、钢筋模拟及粘结的表示、混凝土开裂、剪力传递、时间效应、动力分析、数值算例和应用;还在附录中发表了钢筋混凝土结构非线性的有限元程序。在这一时期，欧洲和亚洲的一些学者也在钢筋混凝土结构的有限元分析方面进行了大量的研究工作，1987年7月在联邦德国召开了“钢筋混凝土空间结构非线性性能”的国际会议;1981年，国际桥梁与结构工程协会在荷兰召开了 “高等混凝土力学”的国际会议;1984年，在前南斯拉夫召开了 “混凝土结构的计算机辅助分析与设计”国际会议。同时，日本学者的研究工作在起步较晚的情况下很快的发展到了应用阶段，并且与试验的结合方面取得了很大的进展。

1985年到现在，处在混凝土的本构关系的表达和试验研究方面继续进行更深入的研究之外，钢筋混凝土结构非线性有限元分析进一步向实用方向发展，努力把现有的分析方法和工程设计结合起来。同时，研究的领域也进一步扩展到动力、冲击荷载下的非线性分析，分析模型和材料参数成为预测钢筋混凝土结构在动力和冲击荷载下性能的研究热点;高强混凝土和受约束混凝土结构的非线性有限元分析也受到了重视;材料非线性、几何非线性以及时间因素的综合考虑也融入了钢筋混凝土结构非线性有限元分析。在混凝土结构中，与时间因素有关的效应包括荷载、预应力、环境因素以及随时间推移而变化的徐变、收缩、老化、热效应和预应力筋的松弛等。在这一时期中，我国在钢筋混凝土结构非线性有限 元分析的大部分领域开展了研究工作，取得了很大发展。我国虽然没有专门召开过钢筋混凝土非线性有限元分析方面的会议，但这方面的研究工作在计算力学、结构工程、地震工程等全国性的学术会议中有所反映，也出版了钢筋混凝土结构非线性有限元分析方面的专著，反映了我国在这一方面的研究成果。

目前可以说钢筋混凝土的有限元分析己经到了相当实用的阶段。欧洲混凝土委员会 1990年的混凝土模式规范已经将混凝土有限元方法纳入其有关条文。我国钢筋混凝土结构也在附录中写入了有关有限元分析的条文。其主要用途如下：

a)用于重大结构，如核电站的安全壳、海上采油平台、大型水利工程结构的静力分析，尤其是动力分析，具有及其重要的意义。既可以检验设计，又可以优化设计;既有经济价值，又有研究价值。

b)用于结构或构件的全过程分析，对结构或构件的性能及其实际的极限荷载有更深入、正确的了解，能揭示出结构的薄弱环节，能对其可靠性做出正确的评价。

c)辅助试验进行参数设计。

3.ANSYS在钢筋混凝土有限元分析中的运用

ANSYS软件是美国ANSYS公司开发的融结构、热、流体、电磁、声学于一体的新一代大型有限元分析程序，它拥有丰富和完善的单元库、材料模型库和求解器，能高效的求解各类结构的静力、动力、振动、线性和非线性、模态分析、谐波响应分析、瞬态动力分析、断裂力学等问题。它拥有完善的前后处理和强大的数据接口，因而是计算机辅助设计(CAE)和工程数值分析和模拟最有效的软件之一。

4碳纤维加固技术的发展概况。

碳纤维材料用于混凝土结构补强加固的研究下作开始于80年代的美、日等发达国家。自80年代末至今，日本、美国、新加坡以及欧洲的部分国家和地区的众多大学、研究机构、材料生产厂家等都相继进行了大量碳纤维材料用于混凝土结构补强加固的研究开发，并在此基础上己编制形成了自己国家的行业标准和规范。日本的阪神大地震后，很多工程就是用碳纤维材料加固修补的。建筑物的抗震加固技术在日本、韩国、美国、欧洲、台湾等国家和地区得到了迅速的发展和广泛的应用。碳纤维材料在土木工程领域的应用已非常广泛，概括起来主要有以下几种途径：

(1)在搅拌混凝土的同时加入短纤维制成碳纤维混凝土，用于新建结构。(2)长丝制成束状(棒材)在现浇混凝土中代替钢筋用土新建结构。

(3)将碳纤维制成织物(片材)>VI贴到混凝土表面用于结构的补强和加固。从目前国内外的发展情况看，碳纤维材料应用于建筑业的研究开发活动正 呈积极活跃的态势。中国拥有巨大的建筑市场，大量的钢筋混凝土结构急需补强以优化设计；既有经济价值，又有研究价值。

5今后的研究内容

1.讨论了混凝土材料的弹塑性本构关系，介绍了常见的可以用来模拟混凝土的几种模型。

2.在确定有限元模型的基础上，详细介绍了ANSYS中专门用于模拟混凝土或钢筋棍凝土结构的Solid65单元以及钢筋单元Link8。

3.在对钢筋混凝土梁的有限元分析中，通过对碳纤维布的添加和消去用ANSYS进行模拟，从而对试验结果进行比较，验证碳纤维对混凝土的加固作用。

钢筋混凝土材料的性质非常复杂:(1)在多轴应力状态下的非线性应力—应变特性;(2)应力软化和各向异性弹性劣化:(3)拉伸应力或应变引起的逐步开裂;(4)钢筋和混凝土的粘结滑移，骨料的连锁作用，钢筋的铆合作用;5)有如徐变、收缩与时间相关的特性。因此，如何提出一个能描述在所有情况下混凝土特性都合适的本构模型是非常困难的一项工作。本章将简要介绍混凝土材料的本构关系。

参考书目：

1.王勖成 有限单元法 清华大学出版社 2003.7 2.祝效华 余志祥 ANSYS高级工程有限元分析范例精选 电子工业出版社 2004.10 3.小飒工作室 最新经典ANSYS及Workbench教程 电子工业出版社 2004.6 4.ANSYS理论手册

5.ANSYS非线性分析指南

6.卢哲安 陈涛 弹纤维加固钢筋混凝土板非线形有限元分析 中国科技论文在线 7．江见鲸 陆新征 钢筋混凝土有限元 清华大学研究生精品课程

碳纤维地暖哪个牌子好 篇4

上面介绍了碳纤维地暖哪个牌子好的相关内容，下面一起来看看碳纤维地暖的优势。

1.不占有使用面积：看不见的享受科源碳纤维电热板可根据需要，选用不同功率，灵活敷设在地面、墙面和吊顶上，不占用任何室内平面空间，使室内空间可以更灵活地布置和安放家具。增加使用面。

2.卫生环保：避免了空气对流，辐射供暖通过远红外线辐射形式散热取暖，对室内物体直接加热升温而不通过加热空气升温。不会造成室内燥热，异味，皮肤失水，口干舌燥，室内尘埃，污浊空气对流。

3.升温迅速：热转换效率高，辐射率高节能碳纤维电缆线式是以碳纤维改性后加远红外发射剂，以特殊工艺合成制作的加热元件。在通电几十秒内，发热体表面温度迅速升高，并将热能传递给覆盖在碳纤维电热材板表面的覆盖物，使覆盖物表面温度不断升高，2-4分钟之后，发热体以及隔热材料之间达到热态平衡，地面以恒定的温度进行热辐射。

4.热性能更高更稳定：碳纤维是电热体是一种全黑体材料，电热能转换率能达到99%以上，在电热过程中，抗拉强度没有极大变化。前期经过科技处理，高温状态下不氧化，其单位面积的电流负荷不发生。

1000吨年碳纤维项目建议书 篇5

1项目背景

1.1 项目名称

碳纤维项目 1.2 项目建设规模

建设规模：1000吨/年 1.3 项目建设地址

黑龙江省七台河新兴煤化工循环经济产业园区 1.4 项目提出背景

2011年七台河市焦炭产能达到1000万吨，可以产生总量为25亿立方米的剩余煤气、45万吨煤焦油、12万吨粗苯。如果从黑龙江省范围考虑，按黑龙江省焦炭产量1500万吨计算，可以产生37.5亿立方米剩余煤气、67.5万吨煤焦油、18万吨粗苯。已经具备了向产品品种结构上深度开发的条件。目前生产的多数是化工的基础原料，是化工产品产业链的基础产品，是精细化工产品的“粮食”。要改变现有“只卖原粮”的局面，只有向精细化工领域迈进。

七台河市煤化工产业下步发展要继续以建立完善循环经济体系为重点，按照“稳煤、控焦、兴化”的总体发展思路，依托煤焦油、焦炉剩余煤气、粗苯这三条线，整合资源、集中优势，继续寻求延伸产业链条，搞好资源综合利用和延伸转化，实现资源循环利用、综合开发、高效增值，不断扩大煤化工产业的整体规模，形成全市工业经济加快发展新的增长极。

新兴煤化工产业园区位于七台河市新兴区辖区内，园区现有面积约4.7平方公里，一期增加2.9平方公里，达到7.6平方公里；二期将长兴乡马鞍村整村搬迁至长兴村，增加5.5平方公里，总体达到13.1平方公里；三期增加8.7平方公里，最终园区面积将达到21.8多平方公里，新兴煤化工产业园区是一个以煤焦化及下游产品为主体的产业园区。园区功能齐备，水、电、路等基础设施建设基本到位。

基于上述政策和资源条件，提出一系列煤焦油项目，1000吨/年碳纤维项目是其中之一。2产品性质与用途概述 2.1产品的理化特性 碳纤维是先进复合材料中最重要的增强材料，具有优良的耐腐蚀性能和耐久性能，高强高模，易于加工，是一种力学性能优异的新材料，它不仅具有碳材料的固有本征特性，又兼具纺织纤维的柔软可加工性。与传统的玻璃纤维（GF）相比，杨氏模量是其3倍多；它与凯芙拉纤维（KF-49）相比，不仅杨氏模量是其2倍左右，而且在有机溶剂、酸、碱中不溶不胀，耐蚀性出类拔萃。

碳纤维微观结构类似人造石墨，是乱层石墨结构。它的比重不到钢的1/4，碳纤维单丝抗拉强度一般都在3500MPa以上，是钢的7～9倍，抗拉弹性模量为230～430GPa，亦高于钢。因此CFRP的比强度即材料的强度与其密度之比可达到2000MPa/（g/cm3）以上，而A3钢的比强度仅为59MPa/（g/cm3）左右，其比模量也比钢高。材料的比强度愈高，则构件自重愈小，比模量愈高，则构件的刚度愈大。

沥青基碳纤维是指以沥青等富含稠环芳烃的物质为原料，通过聚合、纺丝、不熔化、碳化处理制备的一类碳纤维，按其性能的差异又分为通用级沥青碳纤维和高性能沥青碳纤维，前者由各向同性沥青制备，又称各向同性沥青级碳纤维，后者由中间相沥青出发制备，故又称为中间相沥青基碳纤维。沥青基碳纤维具有以下特性：

比重轻，密度小；超高强度与模量；耐磨耐疲劳减振性能等物理机械性能优异；耐酸、碱和盐腐蚀，可形成多孔、表面活性吸附性强的活性碳纤维；热膨胀系数小，导热率高，不出现蓄能和过热；高温下尺寸稳定性好，导电性、射线透过性及电磁波遮蔽性良好；具有润滑性，不沾润在熔融金属中，可使其复合材料磨损率降低，生物相容性好，生理适应性强。主要产品质量及技术性能指标如下表：

项 目

丝径 µm 拉伸强度 MPa 张力模量 GPa 电阻率 Ω·cm

密度 g/ml

含碳量 wt%

指 标 10~18 400~600 30~40 5~6.5 × 10-3 1.57 95

表1 沥青基碳纤维的主要性能指标

2.2产品的用途

在当前低碳经济的大环境下，汽车、风力涡轮叶片及压力容器等产品的新兴市场逐步兴起。尽管受到全球金融危机的影响，但高性能碳纤维的需求仍在不断升温，有机构统计表明，在全球航空航天、工业、文体休闲用品等领域中碳纤维的市场份额逐年递增。2.2.1 沥青基碳纤维在超高导热材料方面的应用 由于电子机器小型化、轻量化与高功能化，电子部件发热量增多。电子部件蓄热，使LSI（大规模集成电路）处理能力降低而导致电子部件损坏。因此，要求散热效率高的电子部件显得非常重要。

在现有的碳纤维中，沥青基碳纤维的导热系数超过900W/m·K，已被列入市场出售放热材料的最高类别。将该纤维加入树脂中加工成片材即可实现商业化，这种片材不仅具有高导热效率，同时实现优异的耐热性、柔软性和对凸凹状的适应性。这种导热材料在IC（集成电路）和CPU（电子计算机主机）等的发热体放出热量的散热部件中有广泛的应用。2.2.2 沥青基碳纤维在航空航天中的应用

碳纤维在航空航天装备的轻量化、小型化和高性能化上起着无可替代的作用。飞机通过使用碳纤维复合材料达到轻量化、节能化，使乘客数与飞行距离增加。据报道，波音777客机全机碳纤维耗用量达 7吨左右；A350超宽客机，其高性能轻质结构所占比例将达62%，成为空客公司第一架全复合材料机翼飞机。轻质“外衣”不仅能有效克服质量与安全之间固有的矛盾，还能大幅降低飞机能耗。A350的百千米油耗只有2.5L/人，几乎可以与现在的小汽车媲美。

在航天领域，高强碳纤维复合材料也是导弹、运载火箭、人造卫星、宇宙飞船等不可或缺的战略材料。采用碳纤维与高分子制成的复合材料制造的卫星火箭等宇宙飞行器，不仅推力大，噪音小，而且由于其质量较轻，所以动力消耗少，可节约大量燃料。据报道，航天飞行器的质量每减少1kg，就可使运载火箭减轻500kg。2.2.3 沥青基碳纤维在体育用品方面的应用

碳纤维复合材料可应用在高档文体休闲用品中，如高尔夫球杆网球拍和钓鱼杆等（碳纤维复合材料的高尔夫球杆要比金属杆轻近50%）；还可用于自行车、赛艇、赛车、弓箭、滑雪板、撑杆和乐器外壳等。

2009年7月，浙江一家企业开发生产的一体式碳纤维竞赛型自行车，在欧洲市场卖出了1万欧元一辆的天价，成为国内率先生产碳纤维自行车的企业。这种自行车复合材料的密度通常为1.6g/cm3，是钢的1/5，较铝材则减重40%左右，在自行车业界有这样的说法：自行车重量降低1克，卖价可提高1美元。2.2.4 沥青基碳纤维在汽车构件的应用

碳纤维材料是汽车制造的优质材料，在高级汽车关键部件中开始大量采用抗拉强度在3500MPa以上的碳纤维，使用碳纤维材料可以使汽车的轻量化取得突破性进展，并带来节省能源的效益。据悉，福特和保时捷生产的GT型赛车发动机机罩已全部采用碳纤维材料；奔驰轿车内装饰通用轿车底盘和内装饰材料全部采用碳纤维；宝马车的顶篷也采用碳纤维并进行技术处理，使其轻量化的同时保持金属材料的光泽。2.2.5 沥青基碳纤维在风力发电叶片中的应用

2010年碳纤维在风机叶片中的应用已成为继航空航天后的第二大应用。风电应用将推动大丝束（23K）碳纤维产量的增长。全球对清洁能源的需求还将促进终端产品制造商的持续投资，欧洲和亚洲在这一领域远远领先于美国，全球风机装机容量的增长速度正在加快，高碳纤维含量的长叶片制成的大容量风机将成为主要趋势。2.2.6 沥青基碳纤维其他方面的应用

目前，缠绕成型的高强轻质耐腐蚀碳纤维油套管已应用于海洋和深井钻采，国外已经形成成熟的系列配套技术。

碳纤维在抗震修补和增强措施中主要应用于工业与民用建筑物、铁路、公路、桥梁、隧道、烟囱塔结构等结构体的加固补强，以及结构中梁、板柱墙等构件的加固补强。碳纤维自重轻，强度高，耐久性好，抗腐蚀能力强，可耐酸、碱等化学品腐蚀，柔韧性佳，应变能力强，是桥梁加固和建筑物抗震补强的理想材料。

3国内外碳纤维的生产状况、市场简要分析

3.1碳纤维的国内外生产状况

世界工业化生产沥青基炭纤维共三家。日本吴羽900t/年、日本大阪瓦斯500t/年和美国阿什兰德200t/年，总产能不足2000t/年。据国外预测，每年需要3000～5000吨沥青基炭纤维，像美国福特公司决定刹车片全部使用炭纤维复合材料，以求改善其卡车刹车性能，一年就需要300吨。美国阿什兰德200吨/年生产石油系炭纤维装置转让给鞍山东亚炭纤维有限公司，产品全部售往国外。从原来的20～30t/年到目前每年300多吨销往国外，可见市场需求量在不断扩大。

我国从上世纪70年代中期开始研发高性能碳纤维，经过近40年的发展，已取得了长足的进展，并在航天主导产品上得到了广泛应用。20世纪60年代，由中科院长春应用化学研究所率先开始PAN基碳纤维的研究，70年代初完成了连续化中试装置。其后上海合成纤维研究所、中科院山西煤化所、北京化工大学、山东工业大学等也开始研究工作，并于80年代中期通过了中试，进入产业化试生产阶段，先后建成了从年产几百千克到几吨的小试装置和年产几十吨的中试装置。进入21世纪以来，国内碳纤维产业发展较快，安徽华皖碳纤维公司率先引进了年产500t原丝、200t PAN-CF生产装置，成功地填补我国碳纤维及原丝工业产业化生产空白。该公司还计划5年内在自主研发的前提下，将碳纤维的年生产规模发展到1000t，同时配套年产2500t原丝，其中一部分碳纤维用于军工领域，一部分通过制成下游产品预浸布后投放市场。从2000年开始，我国碳纤维向技术多元化发展，放弃了原来的硝酸法原丝制造技术，采用以二甲基亚砜为溶剂的一步法湿法纺丝技术获得成功。

近年来，国家有关部委已将碳纤维技术的产业化进程作为我国的一项战略任务。随后，一些企业相继加入碳纤维生产行列。目前，我国已有吉林神舟碳纤维公司、山东天泰新材料股份有限公司、浙江嘉兴中宝碳纤维有限公司、保定天鹅化纤集团、大连兴科碳纤维有限公司、山西恒天纺织新纤维科技有限公司等生产规模大小不一的碳纤维生产厂家，合计年生产能力为2310t。据不完全统计，目前拟建和在建的碳纤维生产企业有11家，合计生产能力为原丝年产量7100t、碳纤维1560t，其中在建企业为4家，合计生产能力为原丝年产量1100 t、碳纤维470t。

我国属于碳纤维消费大国，但我国2008年碳纤维产能仅2000t左右，而且主要是低性能产品，没有形成规模化产业，绝大部分依赖进口，由于缺少具有自主知识产权的技术支撑，国内企业目前尚未掌握完整的碳纤维核心关键技术。我国碳纤维的质量、技术和生产规模与国外差距很大，其中高性能碳纤维技术更是被西方国家垄断和封锁。

据杭城摩擦材料有限公司介绍，每年需要200吨沥青基炭纤维用于摩擦材料，该厂刹车片产量占全国20～25%，预测全国刹车片年用沥青基炭纤维800～1000吨。从冶金系统来看，仅闸瓦和轴瓦两种产品就需求炭纤维300～500吨。预测2012年以后炭纤维用量将达1000～1500吨。因此开发通用级沥青炭纤维及复合材料就国内市场而言，前景广阔，对炭素行业的技术进步和促进发展有着深远的意义。3.2碳纤维市场简要分析

尽管我国碳纤维生产发展较为缓慢，而消费量却一直呈逐年增加的趋势，市场需求旺盛。据有关部门统计，2008年我国碳纤维的年需求量已超过7000t，2010年超过8500t。主要应用领域为：成熟市场有航空航天及国防领域（飞机、火箭、导弹、卫星、雷达等）和体育休闲用品（高尔夫球杆、渔具、网球拍、羽毛球拍、箭杆、自行车、赛艇等），新兴市场有增强塑料、压力容器、建筑加固、风力发电、摩擦材料、钻井平台等，待开发市场有汽车、医疗器械、新能源等。近年来，中国航空航天技术的快速发展急需高性能碳纤维及其复合材料，我国体育休闲用品及压力容器等领域对碳纤维的需求也迅速增长，体育休闲用品的使用量最大，占消费量的约80%～90%。我国正处于经济快速增长时期，随着西部大开发、中部崛起、东北振兴等战略的不断深入，碳纤维将会越来越多地被用于建筑工程和结构制品中。同时，随着我国汽车业的不断发展，碳纤维有可能在我国被大范围的应用到工业领域中。另一方面人们物质文化生活水平的不断提高，会有越来越多的人参与各种运动休闲活动。考虑到我国对碳纤维的应用还在不断发展，许多用途还有待开发，碳纤维在我国将会有极为广阔的市场前景。此外，全球碳纤维市场发展迅速，需求量的不断增长对我国碳纤维行业的发展提供了难得的机遇。

现在，我国碳纤维复合材料已经具有一定的研究和应用水平，并形成了一支从设计、材料到制造配套的研发队伍。各大主机厂均已建立了较完善的复合材料生产手段和车间，完成了相应的技术改造，碳纤维复合材料在各种军、民机型号上已获得应用。不过，我们在应用规模与水平、设计的理念方法和手段、材料的基础和配套制造的工艺、设备等方面均与国外先进水平有一定差距，尤其是实际应用方面。如我国军用战斗机上碳纤维复合材料最大用量尚不足10%，世界军机的机翼自上世纪80年代后就早已复合材料化了，我国至今尚无批生产的复合材料机翼问世；最新研制的ARJ21支线客机复合材料用量不足2%。

碳纤维复合材料作为世界先进复合材料的代表，应用领域正不断拓宽，尤其是近年来其应用发展的多元化，使碳纤维年需求增长率达20%，2009年已达19.2亿美元，2013年将达23亿美元，未来5年其年均复合增长率将达5.02%，由此可见，全球碳纤维的市场需求将出现新的跃升趋向。沥青基碳纤维因生产成本低，市场价格低廉，再加上新用途的不断开发和扩大，需求量将会进一步增加，市场将进一步扩大，发展前景十分乐观。

4工艺技术方案简介

4.1碳纤维制备工艺简介

沥青基碳纤维原料主要是石油沥青和煤沥青，而煤沥青又有两种：一种是从煤焦油中提取的煤沥青；另一种是从煤中直接提取的煤沥青。沥青基碳纤维生产程序包括：原料预处理、调质改性（得到各向同性沥青或各向异性沥青）熔融纺丝、不熔化预氧化处理、惰性气氛下高温炭化或石墨化处理。

由各向同性沥青制得的碳纤维是低能级碳纤维即通用级（GPCF），而由各向异性沥青（中间相沥青）制得的是高能级碳纤维（HPCF）。如何把各向同性的普通沥青转变成各向异性的中间相沥青，这是生产高性能级沥青碳纤维的关键。同时，由于纺出的沥青碳纤维不熔化处理是通过化学反应来实现的，因此还要求原料具有一定的化学反应性。且炭化和石墨化时，要考虑碳的收率和石墨化性能，故沥青原料在纺成纤维之前要进行适当的调质改性处理，以调整其化学组成和结构。4.1.1 沥青原料的前处理

无论是通用级沥青基碳纤维还是中间相沥青基碳纤维，原料沥青都必须精制以脱除其中的一次QI，方法主要采用物理手段，如热溶过滤，离心分离，静置沉降分离，减压蒸馏，溶剂抽提等。用苯或甲苯等溶剂抽提除去轻组分，改变原料的相对分子质量分布，密集生成中间相的组份，利于中间相的转化；超临界抽提和旋转刮膜蒸发法是最近发展起来的两种新的沥青处理方法，具有高效、快速、使馏分分子量分布狭窄等特点。也有采用高温热处理使沥青中劣质活性组份优先形成中间相小球，并吸附沥青熔融相中的游离炭等固体杂质，然后采用热过滤或沉降等方法将其剔除，得到相对分子量分布较为均匀的原料沥青的化学处理方法。4.1.2 通用级沥青碳纤维的调制

为提高沥青的软化点及可纺性，须对原料沥青进行热处理，常用的方法包括：直接热缩聚法、氧化热缩聚法、与高聚物共聚合方法等。原料沥青经芳烃溶剂分离除去溶剂不溶物及其中的热反应组分后，再在减压条件下，通入氮气进行热处理，便可得到适合纺丝的原料；大阪煤气公司开发了空气吹扫氧化热缩聚法，即用空气或含低浓度氧的气体在100～400℃进行热处理，由于氧分子的交联，沥青缩聚成三维结构的高分子，它们为各向同性的QI，具良好可纺性。煤焦油沥青中添加质量分数0.2～2%的PVC树脂，氧气搅拌加热处理，可在沥青中引入烷基，从而使之具有更高的氧化反应性，促进不熔化处理，同时相对分子质量更大，软化点相应提高，由此制备的碳纤维与未加PVC的原料沥青相比，强度有相当幅度的提高。

4.1.3 高性能沥青碳纤维的调制

对于一般沥青而言，需要进行进一步的调制。针对不同原料的分子组成和结构，合理地进行碳化反应分子设计，有目的地对某些分子群加以修饰和改性，控制原料芳香分子以一个较为缓慢的中等速度缩聚成大尺寸的平面芳香分子，然后在碳化体系的较低粘度下逐渐达到平行堆积形成大尺寸的中间相球体，最后形成大域融并体。其主要方法包括直接热缩聚法、加氢还原法、共碳化法和催化改质法。4.1.4 沥青的纺丝

制备沥青基碳纤维时，首先要将沥青进行熔融纺丝。熔融纺丝可用喷吹、离心或挤压等方法。喷吹法在熔体流入喷丝头出口处时，喷吹热空气使之与纤维成一定的角度进行牵伸，可制得短沥青纤维。离心法是将熔体落在高速旋转的离心机内，利用离心力的作用使熔体分散牵伸成沥青短纤维。挤压法是将沥青熔体用泵或氮气压力送入纺丝主体，通过剪切力和牵伸力的作用使沥青的稠环芳烃片层大分子沿纤维轴向取向排列。纺丝工艺参数根据沥青的流变性能及要求而定，通常纺丝温度高于软化点30～100℃，纺丝压力最高达几个兆帕，卷绕速度为几十到1000m/min。

4.1.5 沥青基纤维的不熔化、碳化和石墨化处理

由于纺丝沥青是热塑性体，为了在碳化过程中保持其形态和择优取向。必须采用合适的氧化处理方法使之不熔化。不熔化方法主要有气相氧化法（空气、盐酸气、臭氧、NO2、SO2等）和液相氧化法（硝酸、硫酸、高锰酸钾、过氧化氢等）。通常，不熔化沥青纤维是在空气之类的氧化性气氛中于高温下完成，其起始温度在软化点以下，随热氧化反应的进行，组成沥青纤维的复杂有机分子相互交联，生成不熔不溶体。为提高纤维的力学性能，不熔化沥青纤维应在惰性气氛中进行碳化或石墨化。通常碳化是指1700℃以下进行热处理，而石墨化则是指在接近3000℃进行热处理。不熔化纤维在低碳化温度时，其含氧官能团以CO2和CO脱离，分子间产生进一步缩聚。在600℃以上伴随脱甲烷脱氢生成焦油状物质的热分解反应进行缩合反应，此时碳平面增长，碳的固有特性得到发展。随碳化温度的升高，单丝的拉伸强度从500℃开始很快增加，而模量直至600℃几乎不变，600℃以上才快速反应。随温度的升，中间相沥青纤维的抗拉强度和模量迅速提高。

4.2建议工艺流程

主要工艺过程

图1煤系沥青基碳纤维工艺流程示意图

煤沥青经溶剂沉降得到精制软沥青，精制软沥青计量进入薄膜蒸发器，载热剂夹套加热，轻沸点产品经过蛇管冷却后回收外销，高软化点沥青即为纺丝沥青，经静态混合器，齿轮泵，过滤器进入喷丝头，同时于喷丝头周边喷入定量定温的热空气，夹带沥青丝进入斜料斗，落入稳定化（即预氧化）金属输送网带上，送入氧化炉，进行预氧化处理。预氧化了的沥青丝，经传送带进入碳化炉，对流通入氮气，进行碳化，生产出合格的煤系沥青基碳纤维。

5项目实施的经济效益和社会效益简要分析

5.1项目实施的经济效益

本项目建成后，年生产沥青基碳纤维1000吨，目前市场沥青基碳纤维售价156元/kg，合15.6万元/吨左右，预计年销售收入15.6亿元，生产成本约7.6亿（详见表2），年销售收入税金及附加2.4亿元，预计可实现利润5.6亿元。

经估算，本项目总投资12亿元，投资回收期2.1年（不含建设期）。1000吨/年沥青碳纤维项目主要生产成本估算如下： 序号 1 1.1 1.2 2 3 4 5 6 项目名称 原材料 煤沥青 溶剂 燃料及动力 人员工资 管理费 设备折旧 年总成本

单位

吨 吨

人

年耗

10000 4000

150

单价（元）

2500 30000

30000

成本（万元）

14500 2500 12000 50000 450 1000 10000 75950

表2 生产成本估算表

5.2项目实施的社会效益

从目前情况看，该项目的社会效益，主要体现在如下方面：

1、本项目符合国家产业政策，有利于优化地区产业结构，带动周边地区经济发展，增加人民收入。

2、带动相关产业发展。该项目所需建材、原料、包装及服务均可在当地解决，有利于促进建材、机械、建筑、包装、运输、服务等多种产业的发展，激活相关产品生产和服务企业，加快当地经济发展和社会进步。

3、增加就业机会。在项目的建设过程中，可直接为建筑、安装部门提供就业机会，并间接为相关产业提供就业机会；项目建成后，所需工人从当地招聘，分流了当地农村剩余劳动力，缓解社会就业压力，一定程度上维护了社会和谐稳定。

4、促进当地经济发展。项目正常生产后，预计年上缴税金2.4亿元，对当地经济发展将发挥重要作用。

柔性碳纤维抽油杆 篇6

产品特点

高强度、高柔韧性碳纤维复合材料抽油杆, 解决了长期以来抽油杆综合性能难以提高的问题。新型抽油杆具有如下优点:

1) 碳纤维复合材料抽油杆具有高的模量、耐腐蚀和耐磨性;

2) 抗疲劳性能好, 107次疲劳实验后, 剩余强度90%, 使用寿命长;

3) 重量轻, 千米碳纤维抽油杆重量仅180公斤 (钢制抽油杆为3.8吨) ;

4) 柔韧性更好, 最小曲率半径为350毫米, 可盘绕生产和运输;

5) 截面积小, 仅为钢制抽油杆的五分之一, 从而大大减少了抽油杆工作过程中的上下行阻力;

6) 碳纤维的减磨特性, 极大地保护了套管。

7) 机械化操作, 提高劳动效率, 降低劳动强度。

8) 节电三分之一以上, 提高产油量三分之一以上。

9) 无污染, 废杆可回收再利用。

效益分析

目前我国正在开采和尚未开采的油井数量大约有30万口, 若碳纤维抽油杆的应用率按10%计算, 则约需抽油杆3万根, 按每根极限使用寿命为3年, 则每年需要1万根连续抽油杆。若建设年产1000根, 每根2000米抽油杆的生产装置, 则产值将超过1个亿。该产品若在油田系统大量使用, 将给企业和我国采油业带来一场技术革命, 同时, 将使碳纤维的消耗量大幅度增加, 带动和促进相关产业的快速发展, 创造可观的社会效益和经济效益。

单位:山东大学科技开发部

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