今天給各位分享碳纖維論文3000字的知識，其中也會對碳纖維的參考文獻進行解釋，如果能碰巧解決你現在面臨的問題，別忘了關注本站，現在開始吧！
今天給各位分享碳纖維論文3000字的知識，其中也會對碳纖維的參考文獻進行解釋，如果能碰巧解決你現在面臨的問題，別忘了關注本站，現在開始吧！
本文目錄一覽：
- 1、碳纖維乙烯基酯類上漿劑對碳纖維及其復合材料性能的影響 論文的文獻綜述 怎么寫啊
- 2、納米復合材料與技術論文3000字
- 3、橋梁工程論文3000字左右
- 4、碳纖維性能的優缺點及其對策
- 5、高性能纖維概述的論文
- 6、低碳生活為題材 高中科技論文 提出問題 分析原因 解決措施 低碳環境 4點（具體）
碳纖維乙烯基酯類上漿劑對碳纖維及其復合材料性能的影響 論文的文獻綜述 怎么寫啊
從力學性能講環氧的最好，而且日本的碳纖維上江劑也是基本滿足環氧類的，但是在中國國內，上將劑的水平還是相對比較低的，一來國內碳纖維行業是個技術密集型產業，而且國產碳纖維也沒有產業化，二來科研力度和資金的相對薄弱。說實話，乙烯基絕不是最佳的選擇，界面的性能沒有環氧的好，但是鑒于國內碳纖維的民用化以及低端化，對力學性能等不適要求很高，同時考慮到成型工藝常用手糊和導入，而很少用成本高的預浸料模壓或者熱壓罐成型，比如汽車的引擎蓋，尾翼之類，所以才使用乙烯基的樹脂。
你需要進行澆注體，碳纖維復合材料力學性能測試，以及SEM電子顯微鏡查看界面。
納米復合材料與技術論文3000字
納米材料技術作為一門高新科學技術，納米技術具有極大的價值和作用。下面我給大家分享一些納米材料與技術3000字論文， 希望能對大家有所幫助！
納米材料與技術3000字論文篇一：《試談納米復合材料技術發展及前景》
[摘要]納米材料是指材料顯微結構中至少有一相的一維尺度在100nm以內的材料。納米材料由于平均粒徑微小、表面原子多、比表面積大、表面能高，因而其性質顯示出獨特的小尺寸效應、表面效應等特性，具有許多常規材料不可能具有的性能。納米材料由于其超凡的特性，引起了人們越來越廣泛的關注,不少學者認為納米材料將是21世紀最有前途的材料之一，納米技術將成為21世紀的主導技術。
[關鍵詞]高聚物納米復合材料
一、 納米材料的特性
當材料的尺寸進入納米級，材料便會出現以下奇異的物理性能：
1、尺寸效應
當超細微粒的尺寸與光波波長、德布羅意波長以及超導態的相干長度或投射深度等物理特征尺寸相當或更小時，晶體的邊界條件將被破壞，非晶態納米微粒的顆粒表面附近原子密度減小，導致聲、光電、磁、熱、力學等特性呈現出新的小尺寸效應。如當顆粒的粒徑降到納米級時，材料的磁性就會發生很大變化，如一般鐵的矯頑力約為80A/m，而直徑小于20nm的鐵，其矯頑力卻增加了1000倍。若將納米粒子添加到聚合物中，不但可以改善聚合物的力學性能，甚至還可以賦予其新性能。
2、表面效應
一般隨著微粒尺寸的減小，微粒中表面原子與原子總數之比將會增加，表面積也將會增大，從而引起材料性能的變化，這就是納米粒子的表面效應。
納米微粒尺寸d(nm) 包含總原子表面原子所占比例(%)103×1042044×1034022.5×1028013099從表1中可以看出，隨著納米粒子粒徑的減小，表面原子所占比例急劇增加。由于表面原子數增多，原子配位不足及高的表面能，使這些表面原子具有高的活性，很容易與 其它 原子結合。若將納米粒子添加到高聚物中，這些具有不飽和性質的表面原子就很容易同高聚物分子鏈段發生物理化學作用。
3、量子隧道效應
微觀粒子貫穿勢壘的能力稱為隧道效應。納米粒子的磁化強度等也具有隧道效應，它們可以穿越宏觀系統的勢壘而產生變化，這稱為納米粒子的宏觀量子隧道效應。它的研究對基礎研究及實際 應用，如導電、導磁高聚物、微波吸收高聚物等，都具有重要意義。
二、高聚物/納米復合材料的技術進展
對于高聚物/納米復合材料的研究十分廣泛，按納米粒子種類的不同可把高聚物/納米復合材料分為以下幾類：
1、高聚物/粘土納米復合材料
由于層狀無機物在一定驅動力作用下能碎裂成納米尺寸的結構微區，其片層間距一般為納米級，它不僅可讓聚合物嵌入夾層，形成“嵌入納米復合材料”，還可使片層均勻分散于聚合物中形成“層離納米復合材料”。其中粘土易與有機陽離子發生交換反應，具有的親油性甚至可引入與聚合物發生反應的官能團來提高其粘結。其制備的技術有插層法和剝離法，插層法是預先對粘土片層間進行插層處理后，制成“嵌入納米復合材料”，而剝離法則是采用一些手段對粘土片層直接進行剝離，形成“層離納米復合材料”。
2、高聚物/剛性納米粒子復合材料
用剛性納米粒子對力學性能有一定脆性的聚合物增韌是改善其力學性能的另一種可行性 方法 。隨著無機粒子微細化技術和粒子表面處理技術的 發展 ，特別是近年來納米級無機粒子的出現，塑料的增韌徹底沖破了以往在塑料中加入橡膠類彈性體的做法。采用納米剛性粒子填充不僅會使韌性、強度得到提高，而且其性價比也將是不能比擬的。
3、高聚物/碳納米管復合材料
碳納米管于1991年由S.Iijima 發現，其直徑比碳纖維小數千倍，其主要用途之一是作為聚合物復合材料的增強材料。
碳納米管的力學性能相當突出?，F已測出碳納米管的強度實驗值為30-50GPa。盡管碳納米管的強度高，脆性卻不象碳纖維那樣高。碳纖維在約1%變形時就會斷裂，而碳納米管要到約18%變形時才斷裂。碳納米管的層間剪切強度高達500MPa，比傳統碳纖維增強環氧樹脂復合材料高一個數量級。
在電性能方面，碳納米管作聚合物的填料具有獨特的優勢。加入少量碳納米管即可大幅度提高材料的導電性。與以往為提高導電性而向樹脂中加入的碳黑相比，碳納米管有高的長徑比，因此其體積含量可比球狀碳黑減少很多。同時，由于納米管的本身長度極短而且柔曲性好，填入聚合物基體時不會斷裂，因而能保持其高長徑比。愛爾蘭都柏林Trinity學院進行的研究表明，在塑料中含2%-3%的多壁碳納米管使電導率提高了14個數量級，從10-12s/m提高到了102s/m。
三、前景與展望
在高聚物/納米復合材料的研究中存在的主要問題是：高聚物與納米材料的分散缺乏專業設備，用傳統的設備往往不能使納米粒子很好的分散，同時高聚物表面處理還不夠理想。我國納米材料研究起步雖晚但 發展 很快，對于有些方面的研究 工作與國外相比還處于較先進水平。如：漆宗能等對聚合物基粘土納米復合材料的研究;黃銳等利用剛性粒子對聚合物改性的研究都在學術界很有影響;另外，四川大學高分子 科學 與工程國家重點實驗室發明的磨盤法、超聲波法制備聚合物基納米復合材料也是一種很有前景的手段。盡管如此，在總體水平上我國與先進國家相比尚有一定差距。但無可否認，納米材料由于獨特的性能，使其在增強聚合物 應用中有著廣泛的前景，納米材料的應用對開發研究高性能聚合物復合材料有重大意義。特別是隨著廉價納米材料不斷開發應用，粒子表面處理技術的不斷進步，納米材料增強、增韌聚合物機理的研究不斷完善，納米材料改性的聚合物將逐步向 工業 化方向發展，其應用前景會更加誘人。
參考 文獻 ：
[1] 李見主編.新型材料導論.北京：冶金工業出版社，1987.
[2]都有為.第三期工程科技 論壇 ——‘納米材料與技術’ 報告 會.
[3]rohlich J，Kautz H，Thomann R[J].Polymer，2004，45(7)：2155-2164.
納米材料與技術3000字論文篇二：《試論納米技術在新型包裝材料中的應用》
【摘 要】作為一門高新科學技術，納米技術具有極大的價值和作用。進入20世紀90年代，納米科學得到迅速的發展，產生了納米材料學、納米化工學、納米機械學及納米生物學等，由此產生的納米技術產品也層出不窮，并開始涉及汽車行業。
【關鍵詞】納米技術 包裝材料
1 納米技術促進了汽車材料技術的發展
納米技術可應用在汽車的任何部位，包括發動機、底盤、車身、內飾、車胎、傳動系統、排氣系統等。例如，在汽車車身部分，利用納米技術可強化鋼板結構，提高車體的碰撞安全性。另外，利用納米涂料烤漆，可使車身外觀色澤更為鮮亮、更耐蝕、耐磨。內裝部分，利用納米材料良好的吸附能力、殺菌能力、除臭能力使室內空氣更加清潔、安全。在排氣系統方面，利用納米金屬做為觸媒，具有較高的轉換效果。
由于納米技術具有奇特功效，它在汽車上得到了廣泛的應用，提升汽車性能的同時延長使用壽命。
2 現代汽車上的納米材料
(1)納米面漆。汽車面漆是對汽車質量的直觀評價，它不但決定著汽車的美觀與否，而且直接影響著汽車的市場競爭力。所以汽車面漆除要求具有高裝飾性外，還要求有優良的耐久性，包括抵抗紫外線、水分、化學物質及酸雨的侵蝕和抗劃痕的性能。納米涂料可以滿足上述要求。納米顆粒分散在有機聚合物骨架中，作承受負載的填料，與骨架材料相互作用，有助于提高材料的韌性和其它機械性能。研究表明，將10%的納米級TiO2粒子完全分散于樹脂中，可提高其機械性能，尤其可使抗劃痕性能大大提高，而且外觀好，利于制造汽車面漆涂料;將改性納米CaCO3以質量分數15%加入聚氨酯清漆涂料中，可提高清漆涂料的光澤、流平性、柔韌性及涂層硬度等。
納米TiO2是一種抗紫外線輻射材料，加之其極微小顆粒的比表面積大，能在涂料干燥時很快形成網絡結構，可同時增強涂料的強度、光潔度和抗老化性;以納米高嶺土作填料，制得的聚甲基丙烯酸甲酯納米復合材料不僅透明，而且吸收紫外線，同時也可提高熱穩定性，適合于制造汽車面漆涂料。
(2)納米塑料。納米塑料可以改變傳統塑料的特性，呈現出優異的物理性能：強度高，耐熱性強，比重更小。隨著汽車應用塑料數量越來越多，納米塑料會普遍應用在汽車上。主要有阻燃塑料、增強塑料、抗紫外線老化塑料、抗菌塑料等。阻燃塑料是燃燒時，超細的納米材料顆粒能覆蓋在被燃材料表面并生成一層均勻的碳化層，起到隔熱、隔氧、抑煙和防熔滴的作用，從而起到阻燃作用。
目前汽車設計要求規定，凡通過乘客座艙的線路、管路和設備材料必須要符合阻燃標準，例如內飾和電氣部分的面板、包裹導線的膠套，包裹線束的波紋管、膠管等，使用阻燃塑料比較容易達到要求。增強塑料是在塑料中填充經表面處理的納米級無機材料蒙脫土、CaCO3、SiO2等，這些材料對聚丙烯的分子結晶有明顯的聚斂作用，可以使聚丙烯等塑料的抗拉強度、抗沖擊韌性和彈性模量上升，使塑料的物理性能得到明顯改善。
抗紫外線老化塑料是將納米級的TiO2、ZnO等無機抗紫外線粉體混煉填充到塑料基材中。這些填充粉體對紫外線具有極好的吸收能力和反射能力，因此這種塑料能夠吸收和反射紫外線，比普通塑料的抗紫外線能力提高20倍以上。據報道這類材料經過連續700小時熱光照射后，其擴張強度損失僅為10%，如果作為暴露在外的車身塑料構件材料，能有效延長其使用壽命?？咕芰鲜菍o機的納米級抗菌劑利用納米技術充分地分散于塑料制品中，可將附著在塑料上的細菌殺死或抑制生長。這些納米級抗菌劑是以銀、鋅、銅等金屬離子包裹納米TiO2、CaCO3等制成，可以破壞細菌生長環境。據介紹無機納米抗菌塑料加工簡單，廣譜抗菌，24小時接觸殺菌率達90%，無副作用。
(3)納米潤滑劑。納米潤滑劑是采用納米技術改善潤滑油分子結構的純石油產品，它不會對潤滑油添加劑、穩定劑、處理劑、發動機增潤劑和減磨劑等產品產生不良作用，只是在零件金屬表面自動形成純烴類單個原子厚度的一層薄膜。由于這些微小烴類分子間的相互吸附作用，能夠完全填充金屬表面的微孔，最大可能地減小金屬與金屬間微孔的摩擦。與高級潤滑油或固定添加劑相比，其極壓可增加3倍-4倍，磨損面減小16倍。由于金屬表面得到了保護，減小了磨損，使用壽命成倍增加。
另外，由于納米粒子尺寸小，經過納米技術處理的部分材料耐磨性是黃銅的27倍、鋼鐵的7倍。目前納米陶瓷軸承已經應用在奔馳等高級轎車上，使機械轉速加快、質量減小、穩定性增強，使用壽命延長。
(4)納米汽油。納米汽油最大優點是節約能源和減少污染，目前已經開始研制。該技術是一種利用現代最新納米技術開發的汽油微乳化劑。它能對汽油品質進行改造，最大限度地促進汽油燃燒，使用時只要將微乳化劑以適當比例加入汽油便可。交通部汽車運輸節能技術檢測中心的專家經試驗后認為，汽車在使用加入該微乳化劑的汽油后，可降低其油耗10%～20%，增加動力性能25%，并使尾氣中的污染物(浮碳、碳氫化合物和氮氧化合物等)排放降低50%～80%。它還可以清除積碳，提高汽油的綜合性能。更令人注意的是，納米技術應用在燃料電池上，可以節省大量成本。因為納米材料在室溫條件下具有優異的儲氫能力。根據實驗結果，在室溫常壓下，約2/3的氫能可以從這些納米材料中得以釋放，故其能替代昂貴的超低溫液氫儲存裝置。
(5)納米橡膠。汽車中橡膠材料的應用以輪胎的用量最大。在輪胎橡膠的生產中，橡膠助劑大部分成粉體狀，如炭黑、白炭黑等補強填充劑、促進劑、防老劑等。以粉體狀物質而言，納米化是現階段橡膠的主要發展趨勢。新一代納米技術已成功運用其它納米粒子作為助劑，而不再局限于使用炭黑或白炭黑，汽車中最大的改變即是，輪胎的顏色已不再僅限于黑色，而能有多樣化的鮮艷色彩。另外無論在強度、耐磨性或抗老化等性能上，新的納米輪胎均較傳統輪胎都優異，例如輪胎側面膠的抗裂痕性能將由10萬次提高到50萬次。
(6)納米傳感器。傳感器是納米技術應用的一個重要領域，隨著納米技術的進步，造價更低、功能更強的微型傳感器將廣泛應用在社會生活的各個方面。半導體納米材料做成的各種傳感器，可靈敏地檢測溫度、濕度和大氣成分的變化，這在汽車尾氣和大氣環境保護上已得到應用。納米材料來制作汽車尾氣傳感器，可以對汽車尾氣中的污染氣體進行吸附與過濾，并對超標的尾氣排放情況進行監控與報警，從而更好地提高汽車尾氣的凈化程度，降低汽車尾氣的排放。我國納米壓力傳感器的研制已獲得成功，產品整體性能超過國外的超微傳感器，縮小了我國在這一技術領域與世界先進國家存在的差距。有專家認為，到2020年，納米傳感器將成為主流。
(7)納米電池。早在1991年被人類發現的碳納米管韌性很高，導電性極強，兼具金屬性和半導體性，強度比鋼高100倍， 密度只有鋼的1/6。我國科學家最近已經合成高質量的碳納米材料，使我國新型儲氫材料研究一舉躍入世界先進行列。此種新材料能儲存和凝聚大量的氫氣，并可做成燃料電池驅動汽車，儲氫材料的發展還會給未來的交通工具帶來新型的清潔能源。
結語
隨著材料技術的發展，納米技術已成為當今研究領域中最富有活力，對未來經濟和社會發展有著十分重要影響的研究對象。納米科技正在推動人類社會產生巨大的變革，未來汽車技術的發展，有極大部分與納米技術密切相關，納米材料和納米技術將會給汽車新能源、新材料、新零部件帶來深遠的影響。對于汽車制造商而言，納米技術的有效運用，有效地促進技術升級、提升附加價值。相信在不久的將來，納米技術必將在汽車的制造領域得到更廣泛的應用。
參考文獻
[1]肖永清.納米技術在汽車上的應用[J].輕型汽車技術，2004.12.
[2]潘鈺嫻，樊琳.納米材料的研究和應用[J].蘇州大學學報(工科版)，2002.
[3]周李承，蔣易，周宜開，任恕，聶棱.光纖納米生物傳感器的現狀及發展[J].傳感器技術，2002，(1)：18～21
納米材料與技術3000字論文篇三：《試談納米技術及納米材料的應用》
摘要：本文主要論述了納米材料的興起、納米材料及其性質表現、納米材料的應用示例、納米材料的前景展望，以供與大家交流。
關鍵詞：納米材料;應用;前景展望
1.納米技術引起納米材料的興起
1959年，著名物理學家、諾貝爾獎獲得者理查德·費曼預言，人類可以用小的機器制作更小的機器，最后實現根據人類意愿逐個排列原子、制造產品，這是關于納米科技最早的夢想。80年代初，德國科學家H.V.Gleiter成功地采用惰性氣體凝聚原位加壓法制得純物質的塊狀納米材料后，納米材料的研究及其制備技術在近年來引起了世界各國的普遍重視。由于納料材料具有獨特的納米晶粒及高濃度晶界特征以及由此而產生的小尺寸量子效應和晶界效應，使其表現出一系列與普通多晶體和非晶態固體有本質差別的力學、磁、光、電、聲等性能，使得對納米材料的制備、結構、性能及其應用研究成為90年代材料科學研究的 熱點 。1991年，美國科學家成功地合成了碳納米管，并發現其質量僅為同體積鋼的1/6，強度卻是鋼的10倍，因此稱之為超級纖維.這一納米材料的發現標志人類對材料性能的發掘達到了新的高度。1999年，納米產品的年營業額達到500億美元。
2.納米材料及其性質表現
2.1納米材料
納米(nm)是長度單位，1納米是10-9米(十億分之一米)，對宏觀物質來說，納米是一個很小的單位，不如，人的頭發絲的直徑一般為7000-8000nm，人體紅細胞的直徑一般為3000-5000nm，一般病毒的直徑也在幾十至幾百納米大小，金屬的晶粒尺寸一般在微米量級;對于微觀物質如原子、分子等以前用埃來表示，1埃相當于1個氫原子的直徑，1納米是10埃。一般認為納米材料應該包括兩個基本條件：一是材料的特征尺寸在1-100nm之間，二是材料此時具有區別常規尺寸材料的一些特殊物理化學特性。
2.2納米材料的特殊性質
納米材料高度的彌散性和大量的界面為原子提供了短程擴散途徑，導致了高擴散率，它對蠕變，超塑性有顯著影響，并使有限固溶體的固溶性增強、燒結溫度降低、化學活性增大、耐腐蝕性增強。因此納米材料所表現的力、熱、聲、光、電磁等性質，往往不同于該物質在粗晶狀態時表現出的性質。與傳統晶體材料相比，納米材料具有高強度——硬度、高擴散性、高塑性——韌性、低密度、低彈性模量、高電阻、高比熱、高熱膨脹系數、低熱導率、強軟磁性能。這些特殊性能使納米材料可廣泛地用于高力學性能環境、光熱吸收、非線性光學、磁記錄、特殊導體、分子篩、超微復合材料、催化劑、熱交換材料、敏感元件、燒結助劑、潤滑劑等領域。
3.納米材料的應用示例
目前納米材料主要用于下列方面：
3.1高硬度、耐磨WC-Co納米復合材料
納米結構的WC-Co已經用作保護涂層和切削工具。這是因為納米結構的WC-Co在硬度、耐磨性和韌性等方面明顯優于普通的粗晶材料。其中，力學性能提高約一個量級，還可能進一步提高。高能球磨或者化學合成WC-Co納米合金已經工業化?；瘜W合成包括三個主要步驟：起始溶液的制備與混和;噴霧干燥形成化學性均勻的原粉末;再經流床熱化學轉化成為納米晶WC-Co粉末。噴霧干燥和流床轉化已經用來批量生產金屬碳化物粉末。WC-Co粉末可在真空或氫氣氛下液相燒結成塊體材料。VC或Cr3C2等碳化物相的摻雜，可以抑制燒結過程中的晶粒長大。
3.2納米結構軟磁材料
Finemet族合金已經由日本的Hitachi Special Metals，德國的Vacuumschmelze GmbH和法國的 Imply等公司推向市場，已制造銷售許多用途特殊的小型鐵芯產品。日本的 Alps Electric Co.一直在開發Nanoperm族合金，該公司與用戶合作，不斷擴展納米晶Fe-Zr-B合金的應用領域。
3.3電沉積納米晶Ni
電沉積薄膜具有典型的柱狀晶結構，但可以用脈沖電流將其破碎。精心地控制溫度、pH值和鍍池的成份，電沉積的Ni晶粒尺寸可達10nm。但它在350K時就發生反常的晶粒長大，添加溶質并使其偏析在晶界上，以使之產生溶質拖拽和Zener粒子打軋效應，可實現結構的穩定。例如，添加千分之幾的磷、流或金屬元素足以使納米結構穩定至600K。電沉積涂層脈良好的控制晶粒尺寸分布，表現為Hall-Petch強化行為、純Ni的耐蝕性好。這些性能以及可直接涂履的工藝特點，使管材的內涂覆，尤其是修復核蒸汽發電機非常方便。這種技術已經作為 EectrosleeveTM工藝商業化。在這項應用中，微合金化的涂層晶粒尺寸約為100nm，材料的拉伸強度約為鍛造Ni的兩倍，延伸率為15%。晶間開裂抗力大為改善。
3.4Al基納米復合材料
Al基納米復合材料以其超高強度(可達到1.6GPa)為人們所關注。其結構特點是在非晶基體上彌散分布著納米尺度的a-Al粒子，合金元素包括稀土(如Y、Ce)和過渡族金屬(如 Fe、Ni)。通常必須用快速凝固技術(直接淬火或由初始非晶態通火)獲得納米復合結構。但這只能得到條帶或霧化粉末。納米復合材料的力學行為與晶化后的非晶合金相類似，即室溫下超常的高屈服應力和加工軟化(導致拉神狀態下的塑性不穩定性)。這類納米材料(或非晶)可以固結成塊材。例如，在略低于非晶合金的晶化溫度下溫擠。加工過程中也可以完全轉變為晶體，晶粒尺寸明顯大干部份非晶的納米復合材料。典型的Al基體的晶粒尺寸為100～200nm，鑲嵌在基體上的金屬間化合物粒子直徑約50nm。強度為0.8～1GPa，拉伸韌性得到改善。另外，這種材料具有很好的強度與模量的結合以及疲勞強度。溫擠Al基納米復合材料已經商業化，注冊為Gigas TM。霧化的粉末可以固結成棒材，并加工成小尺寸高強度部件。類似的固結材料在高溫下表現出很好的超塑性行為：在1s-1的高應變速率下，延伸率大于500%。
4.納米材料的前景趨向
經過我國材料技術人員多年對納米技術的研究探索，現在科學家已經能夠在實驗室操縱單個原子，納米技術有了飛躍式的發展。納米技術的應用研究正在半導體芯片、癌癥診斷、光學新材料和生物分子追蹤4大領域高速發展?？梢灶A測：不久的將來納米金屬氧化物半導體場效應管、平面顯示用發光納米粒子與納米復合物、納米光子晶體將應運而生;用于集成電路的單電子晶體管、記憶及邏輯元件、分子化學組裝計算機將投入應用;分子、原子簇的控制和自組裝、量子邏輯器件、分子電子器件、納米機器人、集成生物化學傳感器等將被研究制造出來。
近年來還有一些引人注目的發展趨勢新動向，如：(1)納米組裝體系藍綠光的研究出現新的苗頭;(2)巨電導的發現;(3)顆粒膜巨磁電阻尚有潛力;(4)納米組裝體系設計和制造有新進展。
橋梁工程論文3000字左右
寫作思路：可以根據現如今中國橋梁建設的發展水平進行闡述，可以從技術創新體制建設方面這個角度出發進行描述，中心要明確等等。
正文：
現如今，我國的橋梁建設事業飛速發展，如何利用現有的設備來滿足人民對交通便利的需求，成為橋梁建設所要面對的主要問題。相信隨著施工施工技術的發展、經驗的積累及計算軟件的普及，會出現更多更好的公路橋梁施工方法。
由于我國仍處于社會主義初級階段，我國橋梁施工單位與其他一些企業一樣，工作任務仍要靠上級直接下達命令，所要做的科研項目和技術改進還要靠有關部門立項撥款才可進行后續工作，而當橋梁施工完成后又往往束之高閣，只有一小部分能產生應有的可觀效益。自從中國加入世貿組織以來，由于受國際關系的影響，我國橋梁建設行業與真正的國際標準要求還是存在很大的距離。這使得企業在橋梁施工的技術創新方面的緊迫感和積極性都大打折扣。
首先，在技術創新體制建設方面出現了緩慢進展的局勢。雖然國家有關部門已經明令要求大型橋梁施工單位要建立以技術為中心的一種系統的創新體系，但僅僅有一小部分的企業響應了國家的號召，大部分橋梁施工單位仍選擇維持舊有的施工技術體制，甚至有些企業僅僅在表面上建立了技術中心，而實際上卻沒有按新的體系運行。
其次，橋梁施工單位對技術創新工作的重視程度還是不夠。由于施工建設市場的不完善和一些不良的施工風氣的影響，許多人認為只要能拿下橋梁施工工程就可以把一系列的任務都能完成，這也就造成了他們重經營輕技術問題的產生。
除了以上兩個方面，施工技術創新的投入還是不夠。這也就導致了技術創新的積極性不夠，多數橋梁施工單位對于科技的投入量不夠，技術進步速度受到不同程度的影響，造成了產業升級相應滯緩。
施工人員可以利用強制式來對混凝土的拌制，需要注意的是拌制時間一定要達到施工要求，拌制時間既不能太長，也不能太短。因為攪拌時間如果過短，那么混凝土的混合將不會均勻，而攪拌時間如果過長，那么將會破壞混凝土原材料的結構。
同時，在混凝土攪拌的過程中，一定要嚴格的控制加水量和外加劑的用量。只有科學的控制水灰比例，減少混凝土的干縮量。只有把混凝土拌制均勻，才能達到混凝土的設計強度，從而滿足橋梁施工的需要。
良好的混凝土施工技術不僅能降低混凝土內部的溫度，還能減少混凝土的內外溫差，這樣會使由溫度造成的裂縫產生幾率得到降低。施工人員可以利用插入式振動器的振實來進行混凝土澆筑的過程，在這個環節，是不允許過振現象所導的混凝土表面粗、細集料離析而靠近模板的混凝土表面集料集中問題的出現，也要注意不可產生漏振而使混凝土表面產生麻面、蜂窩、孔洞、裂縫等質量問題。
在每次地振搗部位振動直到混凝土停止下沉不再冒出氣泡、表面呈現平坦泛漿，才可以徐徐提起振動器?？傊?，混凝土的振搗應引起施工人員足夠重視，只有混凝土振搗的結果符合要求，才能使橋梁的施工質量得到保證。
裂縫是橋梁施工的主要病害，那么對于防止裂縫產生的關鍵在于混凝土的養護?；炷翝仓諠{完成后應及早進行灑水養護，保持混凝土表面處于濕潤的狀態。由于水泥在水化過程中產生很大的熱量，混凝土空心板在澆筑完成后必須在側模外噴水散熱，以免混凝土由于溫度過高，體積膨脹過大，在冷卻后體積收縮過大產生裂縫。
在橋梁工程的施工期間，預應力的檢查結果一切正常。但在后期的相鄰標段的現澆梁施工時，卻發現梁頂面的高程出現異常，這很可能是由于邊墩頂內側支座脫空造成的。在對橋梁預應力問題的處理中，橋梁施工單位面臨著巨大的壓力， 橋梁的基礎、橋墩、現澆梁施工的各個工序都會造成預應力問題的發生。
在橋梁可以通車后，氣溫回升會造成橋梁彎處梁不同程度發生了支座脫空現象, 使橋面伸縮縫受到嚴重的損害而使路面無法正常行車。支座脫空的處理方法是十分困難和復雜的，需要將箱梁整體起頂后進行支座位移，同時要對墩帽及橋墩進行加寬處理，基礎要增加鉆孔樁。匝道被迫封閉，處理時間長達半年。
局部蜂窩問題的產生主要是因為混凝土結構強度大大降低了結構的嚴密性，其疏松的結構強度幾乎達到了最低點。在橋梁的使用過程中，如果發生局部蜂窩問題，會導致它所承受能力極大地減少，并且遭受腐蝕而造成重大的損傷的幾率更大，大大地降低了橋梁施工工程的承載力和耐久性。
現如今，我國的橋梁施工建設如火如荼，如何利用現有的施工技術來滿足人民對交通便利的需求成為橋梁建設所要解決的主要問題。相信隨著施工技術的發展、經驗的積累，會出現更多更好的橋梁施工方法，為國家和人民的財產安全提供更有效的保障。
碳纖維性能的優缺點及其對策
碳纖維性能的優缺點通過其他加固材料對比 ：
（1）抗拉強度：碳纖維的抗拉強度約為鋼材的10倍。
（2）彈性模量：碳纖維復合材料的拉伸彈性模量高于鋼材，但芳綸和玻璃纖維復合材料的拉伸彈性模量則僅為鋼材的一半和四分之一。
（3） 疲勞強度：碳纖維和芳綸纖維復合材料的疲勞強度高于高強綱絲。金屬材料在交變應力作用下，疲勞極限僅為靜荷強度的30%～40%。由于纖維與基體復合可緩和裂紋擴展，以及存在纖維內力再分配的可能性，復合材料的疲勞極限較高，約為靜荷強度的70%～80%，并在破壞前有變形顯著的征兆。
（4）重量：約為鋼材的五分之一。
（5）與碳纖維板的比較：碳纖維片材可以粘貼在各種形狀的結構表面，而板材更適用于規則構件表面。此外，由于粘貼板材時底層樹脂的用量比片材多、厚度大，與混凝土界面的粘接強度不如片材。
碳纖維根據原料及生產方式的不同，主要分為聚丙烯腈（PAN）基碳纖維及瀝青基碳纖維。碳纖維產品包括PAN基碳纖維（高強度型）及瀝青基碳纖維（高彈性型）。
高性能纖維概述的論文
高性能纖維性能分析【摘要】分析了碳纖維、超高強聚乙烯纖維、芳香族聚酰胺纖維、聚對苯撐苯并雙惡唑 (POB)纖維和 M5 纖維等高性能纖維的重要特性以及它們的應用狀況。 【關鍵詞】高性能纖維;先進復合材料;分子結構;重要特性;應用 [中圖分類號]TS102碳纖維論文3000字，528 [文獻標識碼]A [文章編號]1002-3348（2005）01-0054-04 高性能纖維 (High-Performance Fibers)是從 20 世紀 60 年代開始研發并推廣的纖維材 料， 它的出現使傳統紡織工業產生了巨大變革。 所謂高性能纖維是指有高的拉伸強度和壓縮 3 強度、耐磨擦、高的耐破壞力、低比重(g/m )等優良物性的纖維材料，它是近年來纖維高分 子材料領域中發展迅速的一類特種纖維。 高性能纖維可用于防彈服、 蹦床布等特種織物的加 工及纖維復合材料中的加固材料，其發展涉及許多不同的領域。本文分析和比較了碳纖維、 超高強聚乙烯纖維、芳香族聚酰胺纖維、聚對苯撐苯并雙惡唑(PBO)纖維、M5 纖維等高性能 纖維的特性以及它們的應用狀況。 1 高性能纖維 1·1 高性能纖維分類 無機纖維:碳纖維、硼纖維、陶瓷纖維等。 有機纖維:超高強聚乙烯纖維(HPPE)、芳香族聚酰胺纖維、聚對苯撐苯并雙惡唑(PBO) 纖維、M5 纖維等。 1·2 碳纖維 碳纖維的生產始于 20 世紀 60 年代末 70 年代初， 由有機纖維如腈綸(PAN)纖維、 粘膠纖 維或瀝青纖維經預氧化、 炭化和石墨化加工而成。 碳纖維的石墨六方晶體結構決定了其強度 大、模量高等優良性能，如日本東麗公司生產的 T-400 碳纖維，拉伸強度可達 4.2GPa，斷 裂伸長率為 1.5%。碳纖維不燃燒，化學性能穩定，不受酸、鹽等溶媒侵蝕。 1·3 超高強聚乙烯纖維 高強高模聚乙烯在 20 世紀 70 年代出現， 具有超高分子量， 高取向度， 且分子間距很近， 3 使纖維具備高強高模的特征， 其密度具有 0.97g/cm ， 是唯--能浮在水面上的高強高模纖維。 除此之外，其碳纖維論文3000字他機械性能亦比較突出，如良好的韌性和耐疲勞性能，耐高速沖擊性等。 1·4 芳香族聚酰胺纖維 20 世紀 70 年代，人們開始從事液晶態紡絲技術的研究，用于紡制高性能纖維，與普通 紡絲的分子結構截然不同，液晶態紡絲時形成的分子鏈只有剛棒狀高取向的有序結構。 圖 1 液態高聚物分子的構型示意圖 (a)為典型普通大分子，為無規則線團;(b)為剛性大分子， 在沒有良好側向作用和導向情況下的狀態;(c)為無規的棒狀 液晶;(d)為向列型液晶 芳香族聚酰胺是最為人所熟知的，通過液晶紡絲紡制的高性能纖維，如 Kevlar(聚對苯 二甲酰對苯二胺纖維)、 Twaron(聚對苯二甲酰間苯二胺纖維)、 Technora(聚對苯二甲酰對苯 二胺纖維)等，如圖 3 所示，為芳香族聚酰胺高結晶和高取向分子結構。這類纖維性能比較 均衡，具有高強伸性能， 高韌性、耐腐蝕、耐沖擊、較好的熱穩定性，不導電，除了強酸和強堿外，具有較強的抗化 學性能。 圖 3 芳香族聚酰胺晶體結構圖 聚對苯撐苯并雙惡唑(PBO)纖維 1998 年國際產業纖維展覽會上，日本東洋紡展出了商品名為 Zylon 的 PBO 纖維，其化 學名為聚對苯撐苯并雙惡唑，化學結構為: 1·5 PBO 纖維采用液晶紡絲法紡絲，由苯環和苯雜環組成的剛棒狀分子結構以及分子鏈的高 取向度， 決定了它的優良性能。 PBO 初紡普通絲(AS 絲-標準型)就具有 3.5N/tex 以上的強度 和 10.84N/tex 以上彈性模量， 經熱處理后可得到強度不變、 模量達 176.4N/tex 的高模量絲 (HM 絲-高模量型)。PBO 作為一種新型高性能纖維，具有高強度、高模量、耐熱性、阻燃性 4 大特點，其強度與模量相當于 Kevlar (凱夫拉)的 2 倍，限氧指數(L01)為 68，熱分解溫 度高達 650℃，在有機纖維中為最高，被認為是目前具有最高耐熱性能的有機材料之一。 表 1 PBO 纖維的性能 性能 PBO 一 AS PBO—HM 密度(g/cm3) 1.54 1.56 抗拉強度(GPa) 5.8 5.8 拉伸模量(GPa) 180 280 斷裂延伸率(%) 3.5 2.5 熱分解溫度(℃) 650 650 L01(%) 68 68 表 2 PBO 纖維與其他纖維的主要性能比較 性能 PBO-HM Kevlar-49 宇航級碳纖維 密度(g/cm ) 纖維直徑(?m) 抗拉強度(Gpa) 拉伸模量(CPa) 斷裂延伸率(%) 3 1.56 24 5.8 280 2.5 1.45 12 3.2 115 2.0 1.80 6 3.58 230 0.5 熱分解溫度(℃) 650 550 一 1·6 M5 纖維 PBO 纖維推出的幾年后，阿克卓·諾貝爾(Akzo Nobel)公司開發了一種新型液晶芳族雜 環聚合物:聚[2,5-二烴基-1,4-苯撐吡啶并二咪唑]，簡稱 "M5"或 PlPD，化學結構為: M5 纖維的結構與 PBO 分子相似——剛棒結構。 M5 分子鏈的方向上存在大量的-OH 和-NH 在 基團，容易形成強的氫鍵。如圖 4 所示，與芳香族聚酰胺晶體結構不同，M5 在分子內與分 子間都有氫鍵存在，形成了氫鍵結合網絡。 圖 4 為 M5 纖維沿分子鏈軸方向的晶體結構，虛線為氫鍵。 圖 4 M5 晶體結構 比較圖 3 與圖 4 可以清楚地看出，M5 大分子所形成的雙向氫鍵結合的網絡，類似一個 蜂窩。這種結構加固了分子鏈間的橫向作用，使 M5 纖維具有良好的壓縮與剪切特性，壓縮 和扭曲性能為目前所有聚合物纖維之最。 2 高性能纖維特性分析比較 碳纖維石墨層面上碳-碳共價交鍵的存在，使作用于碳纖維上的應力，從一個石墨層轉 移到相鄰層面， 這些共價交鍵保證了碳纖維具有高的拉伸模量和壓縮強度。 但這些共價鍵為 純彈性鍵，一旦被打破，不可復原，即不顯示任何屈服行為。所以碳纖維受力時，應力-應 變曲線是線性關系，纖維斷裂是突然發生的。 有機纖維的性能取決于分子結構、分子鏈內鍵及分子鏈間結合鍵。如前所述，超高強聚 乙烯纖維、PBO 纖維都具有優良的性能，但由于超高強聚乙烯纖維大分子鏈間的結合鍵為弱 的范德華鍵，使其纖維易產生蠕變，壓縮強力較低，另外超高強聚乙烯纖維耐熱性和表面粘 合性有限，因而不適合用作加固纖維。而 PBO 纖維也因大分子鏈間沒有形成氫鍵結合、作用 力較弱，使得其壓縮和扭曲性能較低，加之纖維表面惰性強，與樹脂的結合能力較差，在復 合材料成型過程中，有明顯的界面層，從而影響也限制了 PBO 的應用。 芳香族聚酰胺纖維高結晶度、高取向度的分子結構，使其具有高強伸性能，也是由于大 分子鏈間弱的作用力 (范德華鍵)，造成大分子鏈間剪切模量及壓縮強度低。芳香族聚酰胺 纖維由氫鍵結合成的薄片狀結構在受壓縮載荷作用時易塑性變形， 薄片相對容易斷開， 在嚴 重過載時會出現原纖化，最終導致壓縮失效。 分子鏈間結合鍵以 M5 比較理想， M5 大分子間和大分子內的 N-H-O 和 O-H-N 的雙向氫 在 鍵結構，是其具有高抗壓性能的原因所在，熱處理后的 M5 纖維，拉伸模量可達 360GPa，拉 伸強度超過 4GPa，剪切模量和抗壓強度可達 7GPa 和 1.7GPa。此外 M5 而大分子鏈上含有羥 基，使它與樹脂基體的粘結性能優良，采用 M5 纖維加工復合材料產品時，無需添加任何特 殊的粘合促進劑，且具有優良的耐沖擊和耐破壞性。有資料顯示，以 M5 為加固纖維的復合 材料，在壓縮過載的情況下，測試樣品仍能繼續承受顯著的(壓縮)載荷，與之相比，碳纖復 合材料會粉碎，而芳香族聚酰胺復合材料則會被擠成纖絲狀薄片(原纖化)。如圖 5、圖 6 分 別為一個碳纖維和一個 MS 纖維復合材料的失效測試條，顯示了脆性與韌性失效之間的明顯 差異。此外，M5 纖維的剛棒結構又決定了它有高的耐熱性和高的熱穩定性，空氣中熱分解 溫度達到了 530℃，超過了芳香族聚酰胺纖維，與 PBO 接近，極限氧指數（LOI）為 59，在 阻燃性方面也優于芳綸。 圖 5 碳纖維復合材料測試條的失敗 圖 6 M5 纖維料測試條的失敗 表 1 為幾種高性能纖維力學及物理特性。 表 1 高性能纖維的力學和物理特性 特性 高 強 度 超高強聚 高 模 量 芳 香 族 高 模 量 高模量 M5 纖 碳纖維 乙烯纖維 聚酰胺纖維 PBO 纖維 維（實驗值） 抗拉強度(GPa) 伸長率(%) 拉伸模量(GPa) 壓縮強度(GPa) 壓縮應變(%) 密度(克/cm ) 標準回潮率(%) 限氧指數（LOI） 3 3.58 1.5 230 2.10 0.90 1.80 0.0 一 3.43 4.0 98.0 一 一 0.97 一 一 3.2 2.0 115 0.58 0.50 1.45 3.5 29 5.8 2.5 280 0.40 0.15 1.56 0.6 68 5.0 1.5 330 1.70 0.50 1.70 2.0 59 空氣中熱老化起 800 150 450 550 530 始溫度(℃) 從表 1 看，M5 纖維的各種性能指標都接近或超過其它高性能纖維，為綜合性能優良的 高性能纖維。 3 應用與前景 目前超高強聚乙烯纖維的應用主要是加工防彈用特種織物、防彈板、漁業用繩網、極低 溫絕緣材料、混凝土補強加固用試驗片材、光纜補強材料、降落傘繩帶、汽車保險杠等。芳 香族聚酰胺纖維常見的品種 Kevlar、Twaron、Technora 纖維等，主要應用有作為復合材料 的增強體、漁業工業等用繩網、防彈服、防彈板、頭盔、混凝土補強材料等。碳纖維的優良 特性使其廣泛用于航空、航天、軍工、體育休閑等結構材料，應用于宇宙機械、電波望遠鏡 和各種成型品，還有直升飛機的葉片、飛機剎車片和絕熱材料、密封填料和濾材、電磁波屏 蔽材料、防靜電材料、醫學材料等。PBO 纖維從問世以來就受到人們的關注，其應用主要有 防沖擊方面的加固補強材料、復合材料中的加固材料，用于防護的防彈服、防彈頭盔、消防 服、高性能及耐高溫傳動帶、輪胎簾子線、光纖電纜承載部分、架橋用纜繩、耐熱墊材等。 與各種高性能纖維相比，M5 纖維的綜合性能更優越，這使得它的應用領域更廣泛。尤 其是 M5 纖維的抗沖擊力和耐破壞性，使它在制造經濟、高效的結構材料方面有廣闊的應用 前景，如應用于航空航天等高科技領域，在高性能纖維增強復合材料中 M5 也具有很強的競 爭力。當前 M5 纖維的研究比較活躍，隨著研究的深人，其性能和應用將得到不斷的提高和 拓展。 高性能纖維的不斷創新是高性能產業用紡織品及復合材料用纖維領域的重要進步， 隨著 世界高新技術、纖維合成與紡絲工藝的發展，以及軍事、航空航天、海洋開發、產業應用的 迫切需要，高性能纖維的開發與應用前景將更為廣闊。
新型高性能纖維M5的研究與應用
摘要:本文介紹了一種新型液晶芳族雜環聚合物,聚(2,5-二羥基-1,4-苯撐吡啶并二咪唑){poly[2,6-diimidazo(4,5-b:4',5'-e)pyridinylene-1,4(2,5-dihydroxy)phenylen],PIPD}纖維(簡稱M5).簡述了M5纖維的制作方法,M5纖維特殊的分子結構特征,并通過與其它高性能纖維的比較,闡述了M5纖維優良的性能,特別是其良好的壓縮與剪切特性.除此之外,M5纖維的高極性還使其更容易與各種樹脂基體粘接,這使M5纖維的綜合機械性能比目前其它高性能纖維都好.文中還展望了M5纖維的應用前景.
前言
近年來,隨著對有機高性能纖維的不斷深入研究,在剛性高性能纖維領域已經取得了很大的進展.但大多數高性能纖維,因分子間結合力的薄弱而導致某些力學性能上的不足,如PBO纖維大分子鏈間較弱的結合力,使其壓縮和扭曲性能較差.纖維材料的壓縮性能,主要取決于纖維大分子之間的相互作用程度[1,2].通常纖維扭轉模量可作維表征大分子之間相互作用程度的一個量度.因此,如何增強大分子鏈之間的相互作用,已成為進一步強化剛性聚合物纖維力學性能的一個重要問題.
作為Akzo-Nobel實驗室的研究成果,一種新型的高性能纖維,即著稱的M5已經被研究出來.聚合物是聚(2,5-二羥基-1,4-苯撐吡啶并二咪唑){poly[2,6-diimidazo(4,5-b:4',5'-e)pyridinylene-1,4(2,5-dihydroxy)phenylen],PIPD}纖維(簡稱M5)[3].由于M5纖維沿纖維徑向即大分子之間存在特殊的氫鍵網絡結構,所以M5纖維不僅具有類似PBO纖維的優異抗張性能,而且還顯示出優于PBO纖維的抗壓縮性能.
1高性能纖維M5
1.1 單體的選擇及M5的合成[4]
在M5聚合物的制備過程中,其關鍵步驟是單體2,3,5,6-四氨基吡啶(2,3,5,6-tertraaminopyridine,TAP))的合成.TAP可由2,6-二氨基吡啶(2,6diaminopyridine,DAP)經硝化還原后制成,反應方程式如下所示:
在M5的合成過程中,TAP需經鹽酸化處理并以鹽酸鹽形式參與聚合反應.若TAP直接以磷酸鹽的形式參與反應,不但可以避免鹽酸腐蝕作用,還可以加快聚合反應速度,但卻易發生氧化作用.
另一單體2,5-二羥基對苯二甲酸(2,5-Dihydroxyterephthalicacid,DHTA)的合成也是制備M5聚合物的重要環節,可由2,5-二羥基對苯二甲酸二甲酯(2,5-dihydroxy-1,4-dimethylterephthalate,DDTA)水解后制得,反應方程式如下所示:
M5纖維的聚合過程與聚對苯撐苯并二惡唑(poly(p-phenylenebenzobisoxazole),PBO)相似,可將TAP和DHTA兩種單體按一定的等當比同時加入到聚合介質多聚磷酸(polyphosphoric acid,PPA)中,脫除HCI后逐漸升溫至180℃,反應24h,得到M5聚合物,反應方程式如下所示:
2 M5的分子結構特征及聚合物的聚集態結構
2.1 M5的分子結構特征
M5纖維在分子鏈的方向上存在著大量的-OH和-NH基團,容易在分子間和分子內形成強烈的氫鍵.因此,其壓縮和扭曲性能為目前所有聚合物纖維之最.M5纖維的剛棒狀分子結構特點決定了M5纖維具有較高的耐熱性.由于M5大分子鏈上含有羥基,M5纖維的高極性使其能更容易與各種樹脂基體粘接.圖1熱處理后PIPD-HT單斜晶胞的雙向氫鍵網絡晶體結構示意圖[5].圖2熱處理后PIPD單斜晶胞沿C軸的分子結構示意圖[5].圖1和圖2都顯示了熱處理后PIPD纖維的微觀二維結構,即在大分子間和大分子內分別形成了N-H-O和O-H-N的氫鍵結構,這種雙向氫鍵的網絡結構正是M5纖維具有高抗壓縮性能的原因在.
圖1 熱處理后PIPD-HT單斜晶胞的雙向氫鍵網絡晶體結構示意圖
圖2 熱處理后PIPD單斜晶胞沿C軸的分子結構示意圖
2.2 M5的聚集態結構
圖3 PIPD-AS沿C軸方向的分子結構示意圖
如圖3所示,為含有21%左右水分子的PIPD-AS纖維的結晶結構.由于PIPD-AS纖維中存在著大量的水,因而使得PIPD-AS纖維有很大的質量熱容,而且具有良好的耐燃性能.表2和表3所列出的實驗結果也證實了這一結論[16,19].
如圖4所示,為不同熱處理溫度的PIPD-AS纖維WAXD圖[16].從圖4可以看出,PIPD-AS纖維在熱處理過程中晶體中的水分被脫出,變成無水聚合物晶體,從而在垂直于纖維方向的平面內形成二維氫鍵網狀結構.有實驗表明,經過熱處理后PIPD纖維的結晶度和取向度都有很大的提高.
圖4 不同熱處理溫度的PIPD-AS纖維WAXD圖
Klop EA等[22]通過PIPD晶體結構的X射線衍射實驗研究發現,因PIPD試樣的處理溫度不同,在PIPD的分子內部可出現不同形式的結晶結構—單斜結晶晶胞和三斜結晶晶胞(如圖5和圖6所示).單斜和三斜的晶胞參數分別為:
單斜結晶: a=12.49 ,b=3.48 ,c=12.01 ,=90°,=107°,=90°
三斜結晶:a=6.68 ,b=3.48 ,c=12.02 ,=84,=110°,=107°
Takahashi等[20,21]采用中子方法測得的PIPD-HT晶胞參數為:
a=13.33 ,b=3.462 ,c=12.16 ,=84°,=105.4°,空間結構為P21/,
單斜晶胞區別于三斜晶胞的不同之處在于,三斜晶胞的氫鍵網絡結構僅僅是靠沿對角線平面的大分子連接的,而單斜晶胞可在垂直于纖維方向的平面內形成了二維氫鍵網絡結構,顯然這種二維氫鍵網絡結構,使得M5具有其它高性能纖維所無法比擬的高剪切強度,剪切模量和壓縮強度.
圖5 PIPD單斜晶胞在ab面和ac面上的投影 圖6 PIPD三斜晶胞在ab面上的投影
3 M5纖維的紡絲工藝[9,16]
3.1 M5纖維的成形
M5纖維的紡絲是將質量分數為18~20%左右的PIPD/PPA紡絲漿液(聚合物的MW為6.0×104~1.5×105)進行干噴濕紡,空氣層的高度為5-15cm,紡絲溫度為180℃,以水或多聚磷酸水溶液為凝固劑,可制成PIPD的初生纖維.其中,實驗用噴絲孔直徑范圍為65-200 m,噴頭拉伸比取決于噴絲空的直徑,可達70倍,所得纖維直徑為8-14 m.所得M5的初生纖維需在熱水中進行水洗,以除去附著在纖維表面的溶劑PPA,并進行干燥.
圖7 M5纖維的熱處理示意圖
3.2 M5纖維的熱處理
為了進一步提高初生纖維取向度和模量,對初生纖維在一定的預張力下進行熱處理,如圖7所示.在這一過程中,M5纖維取向度將伴隨著由其分子結構的改變引起的剪切模量的增加而增大.對M5初生纖維進行熱處理能夠改善纖維的微觀結構,從而提高纖維的綜合性能.M5初生纖維再進一步用熱水洗滌除去殘留的多聚磷酸水溶液(PPA)和干燥后,在氮氣環境下于400℃以上進行大約20s的定張力熱處理,最終可得到高強度,高模量的M5纖維.在此需要特別指出的是,如果熱處理溫度過低或處理時間過短,則PIPD-AS和PIPD-HT的轉變是可逆的.因此,熱處理溫度與熱處理時間對M5纖維的模量影響很大.
4 M5纖維的性能
4.1 力學性能
圖8 PIPD-AS和PIPD-HT纖維的應力-應變曲線圖
如圖8所示,熱處理后的PIPD纖維同PIPD的初生纖維相比較,二者的力學性能截然不同,PIPD-AS纖維存在屈服,而PIPD-HT纖維不存在這種現象.Lammwers M[18]等研究發現,經過200℃熱處理的初生纖維壓縮強度由原來的0.7Gpa提高到1.7Gpa,而經過400℃熱處理的初生纖維壓縮強度由原來的0.7Gpa提高到1.1Gpa.顯然對于PIPD的初生纖維來講,并非熱處理溫度越高越好.通過用偏光顯微鏡觀察發現:在400℃熱處理的纖維中存在裂紋,這可能是導致壓縮強度下降的原因,因此,熱處理溫度不宜太高.
表1[9-14]給出了幾種高性能纖維的力學性能和其它性能的對比數據,其中的力學性能包括拉伸強度,斷裂伸長,模量以及抗壓縮強度等.與其它3種纖維相比,M5的抗斷裂強度稍低于PBO,遠遠高于芳綸(PPTA)和碳纖維,其斷后延伸率為1.4%;與其它高性能纖維相比,M5纖維的模量是最高的,達到了350GPa;M5的壓縮強度低于碳纖維,但卻遠遠高于Twaron-HM纖維和PBO纖維,這歸因于M5的二維分子結構[17].
表1 M5纖維與其它高性能纖維的比較
纖維
拉伸強獨/Gpa
斷裂伸長/%
初始模量
/ Gpa
壓縮強度
/ Gpa
壓縮應變
/ %
密度/(g.cm-3)
回潮率
/%
Twaron-HM
3.2
2.9
115
0.48
0.42
1.45
3.5
C-HS
3.5
1.4
230
2.10
0.90
1.80
0.0
PBO
5.5
2.5
280
0.42
0.15
1.56
0.6
M5
5.3
1.4
350
1.60
0.50
1.70
2.0
纖維
空氣中的熱穩定性
/℃
LOI
/%
電導性
抗沖擊性
抗破壞性
編制性能
耐紫外性
Twaron-HM
450
29
-
++
+
+
-
C-HS
800
N/A
++
--
--
--
++
PBO
550
68
-
++
N/A
+/-
--
M5
530
50
-
++
++
+
++
M5纖維特殊的分子結構,使其除具有高強和高模外,還具有良好的壓縮與剪切特性,剪切模量和壓縮強度分別可達7GPa和1.6GPa,優于PBO纖維和芳香族聚酰胺纖維,在目前所有聚合物纖維中最高.
圖9 M5纖維的軸向壓縮SEM圖
一般來講,當高性能纖維受到來自外界的軸向壓縮力時,其纖維內部的分子鏈取向會因軸向壓縮力的存在而發生改變,即沿著纖維軸向出現變形帶結構.而對M5纖維來講只有當這種軸向壓縮力很大時才會出現這種結構[11].如圖9所示,當M5纖維受到外界的軸向壓縮力時,壓縮變形后的M5纖維中也會出現一條變形帶結構,但與其它高性能纖維(如PBO)相比較,M5纖維的變形程度要小很多.
4.2 阻燃性能
表2 PIPD-AS和PIPD-HT纖維耐燃性能的重要參數[5]
試樣
PHRR①
(kWm-2)
TTI②
(s)
SEA③
FPI④
(sm2kW-1)
殘留量
(%)
PIPD-AS
43.7
77
224
1.760
61
PIPD-HT
53.7
48
844
0.890
62
PBO-HM
47.7
56
2144
1.170
72
Twaron
204.4
20
70816
0.098
11
Nomex
160.4
14
38670
0.087
24
PVC
253.0
14
113937
0.055
15
注:①熱量釋放最大速率(PHRR);②引燃時間(TTI);③比消光面積(SEA);④耐燃性能指數(FPI)
表2所列數據是熱量計熱流為75kW/m2時測得的,也就是在試樣表面溫度為890℃左右時測得的值.纖維試樣放在一塊1cm2的線網上.試樣原始重量在10.3g-11.5g之間.
從表2可以看出,PIPD-AS纖維熱量釋放最大速率(PHRR)為43.7kWm-2,也就是說單位時間內PIPD-AS釋放出最小的熱量,與其它高聚物相比是一種較好的阻燃劑用材料.PIPD-AS纖維的點燃時間最長為77s,遠高于Nomex纖維.SEA是用來衡量單位物質燃燒時產生的煙霧量,PIPD-AS纖維達到了224m3/kg,而Nomex纖維為38670m3/kg,二者相比PIPD-AS纖維的SEA值遠低于Nomex纖維,說明PIPD-AS纖維燃燒時產生的煙霧量要遠少于Nomex纖維.同表2中的其它高聚物相比,PIPD-AS纖維的耐燃性能指數(FPI)最高為1.76sm2kW-1.從表2中各項耐燃性能參數可以看出PIPD纖維在耐燃性方面,要好于其它高性能纖維,即PIPD纖維在耐燃性方面將具有較好多應用前景.
M5纖維的剛棒狀分子結構決定了它具有較高的耐熱性和熱穩定性.從表2中可以看出,PIPD-HT纖維具有與聚對苯亞基苯并雙嗯哇(PBO)纖維相似的FPI值,但它在燃燒過程中更不容易產生煙.M5在空氣中的熱分解溫度為530℃,超過了芳香族聚酰胺纖維,與PBO纖維接近.M5纖維的極限氧指數(LOI)值超過50,不熔融,不燃燒,具有良好的耐熱性和穩定性[7].
4.3 界面粘合性能
與PBO,聚乙烯或芳香族聚酰胺纖維相比,由于M5大分子鏈上含有羥基,M5纖維的高極性使其能更容易與各種樹脂基體粘接.采用M5纖維加工復合材料產品時,無需添加任何特殊的粘合促進劑.M5纖維在與各種環氧樹脂,不飽和聚酯和乙烯基樹脂復合成形過程中,不會出現界面層,且具有優良的耐沖擊和耐破壞性[6,8].
4.4 熱力學性能
圖10 四種不同含水量M5纖維的DSC掃描圖
圖10為M.G.NoRTHoLIT[19]等用SetaramC80D熱量計測得的四種不同含水量M5纖維的DSC譜圖.研究發現將1g試樣材料放在一個開放的測試槽內,以0.2℃/min的速度,在30℃-200℃范圍內得到一張掃描圖,如圖5所示.從DSC譜圖可以看出,四種不同含水量M5纖維的吸熱峰面積及位置與開放測試槽內水分的蒸發有關.從表3可以看出,含有結晶水的M5初生纖維的熱吸收值與不含結晶水的M5纖維的熱吸收值之間存在著較大的差別,而PIPD初生纖維和PIPD HT試樣的熱吸收值之間幾乎沒有什么差別.通過以上研究發現完全干燥的PIPD初生纖維的晶體結構與PIPD-HT試樣結構類似.
表3 不同含水量的PIPD纖維的熱吸收值
試樣
熱吸收值(J/g)
PIPD初生纖維(含水量20%)
637
PIPD初生纖維(干燥)
163
PIPD HT(含水量7%)
378
PIPD HT(干燥)
185
5 應用及展望
作為一種先進復合材料的增強材料,M5纖維具有許多其它有機高性能纖維不具備的特性,這使得M5纖維在許多尖端科研領域具有更加廣闊的應用前景;M5纖維可用于航空航天等高科技領域;用于國防領域如制造防彈材料;用于制造運動器材如網球拍,賽艇等.
M5纖維特殊的分子結構決定了其具有許多高性能纖維所無法比擬的優良的力學性能和粘合性能,使它在高性能纖維增強復合材料領域中具有很強的競爭力.與碳纖維相比,M5纖維不僅具有與其相似的力學性能,而且M5纖維還具有碳纖維所不具有的高電阻特性,這使得M5纖維可在碳纖維不太適用的領域發揮作用,如電子行業.由于M5大分子鏈上含有羥基,M5纖維的高極性使其能更容易與各種樹脂基體粘接.
正是由于M5纖維具有許多其他高性能纖維所無法比擬的性能和更加廣闊的應用前景,這使得眾多的科研工作者都積極地致力于M5纖維的研究.相信在不久的將來,隨著對M5纖維研究的進一步深入,作為新一代的有機高性能纖維—M5纖維必將得更加廣泛的應用.
低碳生活為題材 高中科技論文 提出問題 分析原因 解決措施 低碳環境 4點（具體）
從全球金融危機到今天碳纖維論文3000字，碳纖維論文3000字我們面臨了一個新的經濟形勢?！叭祟愐?、地球要降溫”，“低碳經濟”將改變我們的生產和生活方式。從六十年代起，玻璃鋼復合材料作為一個輕質高強材料參與了國民經濟各個領域的材料變革和創新碳纖維論文3000字；五十多年過去了，事實告訴我們，我們這個材料極具強大的生命力，UPR 樹脂基復合材料產量已達到年產量400 多萬噸，其中玻璃鋼材料為190 多萬噸，樹脂澆鑄石材及涂料280 多萬噸?？梢钥吹?，復合材料戰線上的廣大員工、科技人員、老總付出了艱苦辛勤的勞動，作出了豐功偉績，換來了玻璃鋼復合材料產業璀燦的全面發展時期。今天，我們又處在能源結構的重大變革時期，要使我們的材料和產品適應全球“低碳經濟”的形勢，開發新一代的材料和產品將是我們的努力方向。這次，我和大家共同交流的題材是“面臨全球低碳經濟、加快材料和制品的技術創新、推進玻璃鋼復合材料產業的全面提升”。以此拋磚引玉，形成共識。
我向大家匯報的內容為三個部分碳纖維論文3000字：
一、我國UPR 產業十年回顧和2009 年UPR 發展現狀
二、低碳經濟和玻璃鋼新興市場
三、我國風電市場和兆瓦級玻璃鋼葉片
一、我國UPR 產業十年回顧和2009 年UPR 發展現狀
2009 年我國UPR 行業經歷了不平凡的一年，據中國UPR 行業協會初步統計，總產量達到153 萬噸，比上年增長了5.5%。其中環氧乙烯基酯樹脂達到3.3 萬噸，增長11%。全國四大民營企業亞邦、天和、福田、華迅等總量達到44 萬噸，比上年增長11%，外資企業DSM、亞什蘭、長興、上緯、華日、昭和等總量達到12 萬噸，比上年增長9%。江蘇達到63 萬噸，比上年增長5%。國內UPR 在其形成終端復合材料產業的主要流向為三大市場：UPR 基玻璃鋼（FRP）市場，占了樹脂總用量的55%，UPR 基人造石、工藝品、鈕扣等市場，占了樹脂總用量35%；UPR 基功能涂料，占了樹脂總用量的10%。表二從應用區域分析，玻璃鋼市場集中在江蘇、上海、山東、廣東、浙江、河北、天津、河南。人造石、工藝品、鈕扣市場集中在浙江、廣東、福建、山東、上海、江蘇、四川。功能涂料市場集中在廣東、上海、江蘇、浙江、山東、河北。2008 年下半年全球金融危機的影響，曾一度出現的樹脂滯銷，到十月份后很快恢復增長。國家四萬億投資和十大產業調整振興規劃，對抵御金融危機影響，優化產業結構，持續增長發展的意義重大。鋼鐵、汽車、船舶、石化、紡織、輕工、有色金屬、裝備制造、電子信息、物流十大行業與玻璃鋼產業關聯密切。這十大產業依附著我國城市工業化、城鄉一體化大規模經濟建設的契機。這個契機又是以傳統能源節能減排、新能源開發的低碳經濟為目標展開的。玻璃鋼復合材料以其自身創新為自己贏得了機遇和增長點。從國際市場看，2008 年全球金融危機使歐美經濟陷入了困境，居高不下的原油一下跌到50 美元一桶，化工原材料出現了階段性的市場過剩，價格走低；從國內看，玻璃纖維階段性、結構性、區域性的失控發展，產量突破了年產200 多萬噸，一半左右出口海外。金融危機襲來，出口受阻，玻璃纖維大量“倒向”國內，互相壓價?；ぴ牧虾屠w維的大幅度跌價，使玻璃鋼復合材料產業得到多少年以來從未有過的利好時機，為其低成本擴張提供了條件，從而也帶動了樹脂的增長。
2009 年，UPR 行業呈現了五大流向和熱點：持續增長的玻璃鋼復合材料行業的普及和提高，齊頭并進，一方面拉動了低成本、通用型樹脂的擴展，另一方面，新興FRP 市場開發，推動了高性能、個性化的樹脂增長。反映在鄰苯型纏繞樹脂、抽真空樹脂、SMC/BMC 樹脂、拉擠樹脂、滌綸和對苯改性樹脂的全面鋪開。此外，高性能玻璃鋼復合材料產品風機葉片、電器開關、壓力管道、電力原器件、脫硫、高速列車內外裝飾結構件、豪華游艇、工作艇、運動艇等的市場需求，又使間苯型、環氧乙烯基酯型抽真空樹脂、SMC/BMC 樹脂等快速增長，呈現了樹脂市場的“兩頭熱”。以天馬、天津合材、費隆、華昌為代表的國企改制企業，以亞邦、天和為代表的國內大型民營企業，以華科為代表的國內科技人員組合企業，以DSM、華日、長興、亞什蘭、昭和、上緯為代表的外資企業，在國內UPR 大舞臺上各領風騷，引領市場。
第二個流向和熱點是澆鑄型樹脂發展迅猛。前幾年，澆鑄型樹脂工藝品在面臨海外市場疲軟的情況下，急轉國內建筑裝飾裝修市場，大批量進入樓堂館所和高檔商場，取得非常明顯效果。澆鑄型人造石的技術提升，已從面廣量大的櫥臺面板走向機械化成型的人造大理石和人造石英石面板，大量應用于墻面飾材和地面材料。 福建、廣東、山東等地的石材企業已開始從礦山開采轉向用合成石制造。全國人造石材用樹脂，09 年產量均超過前兩年。傳統澆鑄產品聚酯紐扣、原子灰樹脂、礦用鉚固樹脂等繼續保持較好的增長勢頭。
第三個流向和熱點是江蘇、上海和天津，已成為國內近幾年UPR 發展十分活躍的地區，并以技術創新和新產品開發引領國內UPR 及其復合材料市場的潮流，推進國內UPR 復合材料市場的普及和提高。2009 年該地區UPR 產量占到全國總量的一半以上，其中環氧乙烯基酯樹脂95%的產量集中在上海和江蘇。這個地區也是中外UPR 企業密集產區，既有早先進入的華日、DSM、亞什蘭、長興、昭和上緯等外資企業向國內傳輸海外成熟的產業市場，占有國內高中端市場優勢。又有一批如天馬、華昌、亞邦、費隆、華科、華潤、天馬瑞盛、富菱、興合等企業。這里特別要提到的是國內UPR 行業的“亞邦”現象。2009 年亞邦公司生產了17 萬噸樹脂。亞邦憑著一個產業鏈的樸素情感，“有我也有你”、“有你也有我”，緊緊貼近市場和客戶，大力開發低成本通用型樹脂，高性能水晶樹脂和石材樹脂，為行業做出了貢獻；產量連續五年蟬聯全國第一。多少年來，亞邦在全國各地的銷售公司由單一樹脂銷售發展為FRP 企業用原材料的“一站式”服務；亞邦各地的銷售公司同時也是亞邦派出的分公司，在做好材料和服務同時，積極進行市場調查，他們可以在12 個小時內，快速反映全國各地FRP 產業的動態。亞邦在與市場下企業不斷互動中做大做強。
第四個流向和熱點是兆瓦級玻璃鋼葉片的高性能要求，加速了UPR 和環氧乙烯基酯樹脂的技術攀升。國內兆瓦級風電市場從2007 年進入一個高速發展期，年平均新增裝機容量為600 多萬千瓦，2009 年裝機總容量達到2000 萬千瓦。按1.5 兆瓦推算，全年葉片總量達15990 片，樹脂用量達5萬多噸，加上外資風電企業出口葉片用樹脂量可達到7 萬多噸，其中50%為UPR 和環氧乙烯基酯樹脂我國兆瓦級玻璃鋼葉片專利技術是從德國和荷蘭引進的，對纖維和樹脂的性能標準高，并經過德國船級社GL 論證。兩道“門檻”，對國內樹脂和纖維企業提出了極為嚴格的要求。外資企業亞什蘭、上緯、DSM 公司具備條件，“輕車熟路”，搶先了國內風電兆瓦級葉片市場。兆瓦級葉片從葉形設計、結構設計、鋪成設計、模具技術到葉片制造是一極為復雜的系統工程，葉片運行期長二十年，對樹脂企業是個“考驗”。樹脂企業是“嘗試”兆瓦級葉片市場主要靠企業自主的技術實力。第五個流向和熱點是國內玻璃鋼復合材料裝備制造的發展和提高。江、浙、冀、魯等省的SMC、纏繞、拉擠、人造石、模壓等設備及其模具設計制造不僅滿足國內需求、，還X 量出口。裝備技術的提升拉動了UPR 的性能、品質的提高和中、高檔樹脂需求的上升。2010 年，國內UPR 行業的發展空間依然很大。外資企業認為，中國是全球經濟增長最快的國家，是全球最大的復合材料市場，他們對中國的發展充滿信心。DSM、華日、亞什蘭等正在進行擴能增產的布局，此外，雷可德也將在天津投產。全國的樹脂產量巨頭亞邦、天和、福田、華迅都在擴張。
國內UPR 發展趨勢中還有一個不可忽視的現象是中西部、西南等地區將出現FRP 復合材料產業新的發展布局。據有關方面了解，圍繞著西安、洛陽及晉中南地區，圍繞東盟和我國貿易“零關稅”的實施及大西南的建設，圍繞甘肅、新疆化工原料配套基地、大西北建設和西亞出口等區域對玻璃鋼復合材料的需求日益上升，不久會在這些地區出現UPR 和玻纖的規模型企業。到2009 年底，我國UPR 企業將超過160 家，有2/3 的企業是由過去鄉鎮企業轉制為民營企業和私營企業。這部分企業中，有的積極引進技術人才和先進裝備，使自身得到提高，逐步樹立了品牌。但絕大多數企業，缺少技術，舉步艱難，有的還摻做“搗漿糊”。這些企業，面臨兩條出路，一條是發展下游產品，還有一條是通過技術進步，提升企業。這兩條路走不通，只有讓市場淘汰你?？梢灶A計，UPR 行業在三、五、八年這三個階段，面臨不斷地整合和重組，樹脂的增長方式將由產量的增長轉變為品牌和質量的升級。
二、低碳經濟和玻璃鋼新興市場
“低碳經濟”這個名詞最早見諸于2003 年英國能源白皮書《我們能源的未來；創造低碳經濟》。作為第一次工業革命的先驅和資源并不富裕的英國，充分意識到能源安全和氣候變化的威脅。據有關資料報道，現在全世界每年二氧化碳排放量接近300 億噸。二氧化碳的大量排放，造成全球氣候變暖，海水倒灌。聯合國政府間氣候變化專門委員會警告稱，氣候變暖引起海平面每年上升18-59 厘米，按照這樣的速度，到2100 年，全球一些低地島國和全球三十二個氣候變化最前沿的三角洲將會全部或局部被海水淹沒。先進發達國家已把二氧化碳作為大氣污染物質，相應增收碳排放稅。
低碳經濟，十年來全球經歷了三個發展期。1997 年12 月，在日本京都召開的《聯合國氣候變化框架公約》締約方第三次會議通過了限制發達國家溫室氣體排放量以抑制全球變暖的《京都議定書》。議定書規定，到2010 年，所有發達國家二氧化碳等6 種溫室氣體的排放量，要比1990 年減少5.2%。議定書對中國等發展中國家沒有強制排放要求，并獲得了170多個國家的批準。
第二次會議是2007 年12 月15 日，《聯合國氣候變化框架公約》第十三次締約方大會在印度尼西亞巴厘島舉行，通過了“巴厘島路線圖”。主要內容包括：大幅度減少全球溫室氣體排放量，未來的談判應考慮為所有發達國家（包括美國）設定具體的溫室氣體減排目標；發展中國家應努力控制溫室氣體排放增長，但不設定具體目標；應對全球變暖，發達國家有義務在技術開發和轉讓、資金支持等方面，向發展中國家提供幫助。 “巴厘島路線圖”首次將美國納入談判進程之中，要求所有發達國家都必須履行可測量、可報告、可核實的溫室氣體排放責任。另外，“巴厘島路線圖”還強調必須重視適應氣候變化的技術開發、轉讓和資金三大問題。目標上，“巴厘島路線圖”提出了發達國家到2020 年，至少應在1990 年基礎上減排25%至40%。第三次會議是2009 年12 月7 日-18 日，全球190 多個國家和地區代表達1.5 萬人，在丹麥歌本哈根召開了聯合國氣候變化大會。這次會議在減排問題上存在著很大的分歧，主要是減排的比例和資助金額上。美國、中國、巴西等國已是全球溫室氣體排放大國，中美兩國在會上的表達讓與會國看到了希望。會議前中國已在去年11 月27 日正式對外公布控制溫室氣體排放的行動目標，決定到2020 年單位國內生產總值二氧化碳排放比2005 年下降40%至45%；在此前，美國白宮宣布，將在哥本哈根氣候變化大會上承諾2020 年前實現溫室氣體排放量在2005 年的基礎上減少17%的臨時性目標。哥本哈根會議上，20 多個發達國家私下起草了一個減排指標想獲得通過，結果，遭到了來自發展中國家的反對；美國又以“船大掉頭難”在具體減排上還不能立法。這次會議在具體減排指標上各說各有理，但最終形成共識，要加快環保技術的共享采用，加快全球減碳。
今天，我們來談低碳經濟，就是以低能耗、低污染、低排放為基礎的經濟模式，其實質是能源利用效率和清潔能源使用問題，核心是能源技術創新、制度創新和人類生存發展觀念的根本轉變。低碳經濟的主流理解是指盡可能降低溫室主體排放的經濟體。其主要體現在：工業方面，高效率的生產和能源利用；能源結構方面，可再生能源生產將占據相當高比例；交通方面，使用高效燃料，低碳排放的交通工具，公共交通取代私人交通，并且更多地使用自行車和步行；建筑方面，辦公建筑與家庭住房采用高效節能材料以及節能建造方式。歸根到底，逐步減少單位GDP 的碳排放量?！暗吞冀洕辈粌H僅是一種新的理念，而是下一輪新經濟的增長點。對于我國經濟發展的前景來講，以往的“中國制造”面臨減排壓力，減碳的方式將借助于生產工藝、生產工裝、生產手段的技術升級和技術創新的 “低碳技術”，通過低碳技術的實施形成“低碳標準”，達到低碳高增長，低碳降成本。推進低碳技術與玻璃鋼產業有著密切的聯系。上世紀六十年代，玻璃鋼產業以“代鋼、代木”的樸素觀念進入市場，玻璃鋼的比強度高，大量代替鋼材及金屬材料；從節約資源出發，大量代替木材。隨著玻璃鋼產業數十年的市場運行，衍生了許多優異性能，突出在其可塑性、可設計性和多功能性。它的可塑性賦予了各類特色的成型工藝；它的可設計性，簡化了傳統的制造工藝，降低成本，實現了材料和性能的優化組合；它的多功能性表現為優良的電性能、化學性能、耐老化性能、耐疲勞性能、耐水性能、耐燃燒性能等?？梢钥吹?，未來產業推進的低碳技術達到低碳經濟，離不開玻璃鋼；同時，也給玻璃鋼產業供了新的發展空間。
從我們目前所熟悉的產業，車輛、造船、水處理、化工防腐、建筑節能等都將面臨全球低碳經濟的制約，玻璃鋼復合材料已經成為和未來實現產業低碳經濟的重要選擇材料。低碳排放的交通工具包括：轎車、客車、工程車、商用車、高速列車、船艇、飛機及航天航空器。青島羅美威奧新材料制品有限公司是國內專業為高速列車車體配套輕型玻璃鋼內外飾結構件的制造企業。公司成立多年來，積極采用國際先進產品標準，優選原材料，滿足車體減重的要求和標準，首批配件成功應用于京津城際高速鐵路上。目前該公司車體配件已接到青鐵、唐鐵、長鐵的大量訂單，供不應求。羅美威奧從低碳經濟的觀念出發，通過低碳技術的實施，達到了配件規定的低碳標準，成為國內軌道交通中實現高速低排放最優秀的配套企業。還被國際知名公司西門子認證授予“最高級供應商”的稱號。再如廣西桂林大宇客車公司與其玻璃鋼大包圍配套企業一起，一改過去“論斤買賣”玻璃鋼產品的現象，共同開展以減重、低碳為目標的設計程序。交通領域里，我國船艇極具開發前景。鋼質大船實現低碳排放，減輕自重已提到日程上，若干年后，達不到國際公約減排15%的要求，就進不了公海；我國玻璃鋼游艇市場，通過碳排放設計規范，輕質夾層結構設計將逐步取代單板設計的偏重結構。游艇將變得更輕、跑得更快、能耗更低。水處理技術、水資源開發將是未來新興玻璃鋼產業的重要市場，河北中意復合材料有限公司與北京理工大學聯合開發成功防海水浸蝕超大型玻璃鋼管纏繞研究及移動式纏繞設備。一些企業還關注海水淡化技術中玻璃鋼高壓管的開發應用。
相比于發達國家，我們玻璃鋼產業面向“低碳經濟”的層面上明顯滯后。隨著低碳經濟的觀念不斷深入人心，國內產業將需重新解讀、重新認識，加快推進的必要性。國內傳統出口產品還在“高碳經濟”上徘徊，很可能將遭遇新一輪的“碳關稅”的“綠色壁壘”。對于玻璃鋼材料參與的各個產業，都要融入“低碳經濟”、“低碳技術”、“低碳標準”的觀念和措施，真正使我們玻璃鋼材料成為各行各業配套的、性價比和強重比最優的輕質材料、功能材料和結構，讓低碳真正和“玻璃鋼經濟”同步起來。
三、我國風電市場和兆瓦級玻璃鋼葉片
開發清潔能源、發展風力發電是全球實現低碳經濟的大事，我國風能裝機總容量已躋身世界第四。發展兆瓦級風力發電，我國當時缺少成套技術，國家果斷地組織企業引進歐洲成熟的技術，使我國風電行業成長極為迅猛。我國風電市場到底怎么樣？前景如何？在這里我們剖析一些數字：
以上數據表明，我國風能資源非常豐富，已利用的并網風電總裝機容量只占總資源的6‰，占國家電力總裝機容量的1.8%，與歐洲風能利用發達國家丹麥、德國相比，差距甚遠。此外，從我國目前風電并網看，將近有五分之一的風能設備未并網（2000-1613=387）。另從有關方面獲悉，近幾年，我國風電產業已令人擔憂，兆瓦級整機企業達到80 多家，兆瓦級葉片制造企業70 多家，與先進發達國家對比和國內現狀，顯然有點“魚目混珠”和“騎虎難下”。不久，國家發改委文件指出，風力發電也面臨產能過剩。緊接著國家又下文取消風電設備國產化率70%的規定。風電產能過剩和70%的國產化規定取消，是國家對我國風電行業及時注射了清醒劑。目前，一方面是低水平的重復建設，另一方面是高效先進裝備的中足，國家政策出臺，使市場的自由選擇更透明、更明朗、對促進我國風電產業健康發展具有現實意義和深遠意義。
兆瓦級玻璃鋼葉片其占整個風電設備成本的20%左右。葉片的設計、選材和工藝是決定風電裝置性能與功率的主要因素，以及風力發電的單位成本?？v觀全球葉片技術的發展趨勢，并兼顧風機效能和降低成本兩因素，葉片的制作正向大型化發展。單機功率愈大，每KW 的發電成本就愈低。因此全球風電設備都在向兆瓦級大功率和長葉片方向開發。典型的丹麥LM 公司是全球風力發電最大的集團，具有28 年的生產實踐經驗，其葉片年產達1 萬片以上，已在中國天津和秦皇皇島設廠。LM 公司也是全球唯一有In-House 測試能力的公司，可針對其葉片進行Full-Scale 的測試，所有的新設計葉片均可通過20 年運轉狀況的測試才能獲準投產。這些測試項目包括靜態、動態、雷擊測試等，其測試設備中的激光掃描儀，更為葉片提供精確的幾何數據。LM 公司目前生產最長的葉片為61.5m，是全球最長的葉片，重量為17.7 噸，材質為環氧基玻纖增強復合材料，葉端等處采用碳纖，已按裝在芬蘭REpower 公司的5MW 海上風機上。LM 公司葉片制造技術包括多功能機械手鋪設玻纖，以提高鋪設進度25%；在螺栓的支撐力上進行創新，可增加葉片20%的長度；采用RIM 法縮短樹脂滲透時間15-20%；以FRP 模具取代鋼模，實現低成本。據有關信息，丹麥國家先進技術基金會撥款0.6 億丹麥克朗用于LM 公司進行創新型的新型葉片技術研究，該研究項目命名為“葉片之王”。是用FRP、C 纖維和熱塑性材料的混合紗去制造葉片。這種紗鋪進模具后，加熱模具，塑料紗線融化，將會使葉片的生產時間縮短一半。在葉片設計上，LM 公司還在10 年前推出了一種新型具有彈性撓度的葉片概念，簡稱為預彎型葉片。該葉片在葉尖部分向外彎曲，使葉片在轉動狀態下，甚至處于強風時還能與塔體保持一定距離，避免葉片撞擊塔架。預彎型葉片因其許可彎曲量變大，剛度相當，從而材料用量減少，重量減輕，而獲取更多的風能。據有關方面透露，這種預彎型葉片與標準型葉片相比，風場在2.6m/秒風速條件下即可起動。據了解，LM 公司與GE 公司合作的項目中對開發加長葉片增加電量進行案例分析測定，用40.3m 長的葉片替換了原有1.5MW 風機上的37.5m 長的葉片，結果標明發電量增加7%，究其原因是其外圓掃風面積比內圓掃風面積增加了14.8%?？梢哉J為，LM 的兆瓦級葉片的設計，制造技術是全球最先進，最富競爭力的。
在國內，中航惠騰靠不斷創新，在風電葉片行業領先一步，自主技術、自行研發UPR基FRP 葉片的企業。其600kw-750kw 葉片占國內的90%以上，在開發37.5m 葉片上成功采用了高性能UPR。公司歷年葉片裝機容量占全國近一半的比重。該公司在尋求技術合作過程中，先后參與荷蘭、德國、英國等九家風葉企業的技術交流與合作，專案確立了中國MW 級葉片在國內技術的自主化能力?；蒡v葉片技術主要特點包括結構阻尼專利（降低振動）、葉尖專有技術（提供氣動性能降低噪音）、鏡面模具技術、快速常溫固化技術、高精度平衡技術、高精度葉根定位技術等。以1.5MW、6 噸重的葉片為例，每支重量誤差在1kg 以下，重心偏差不超過10mm,因此，其啟動風速只需2.6m/秒，發電風速為3m/秒。該公司目前開發了2MW葉片，并根據風場要求，開展新的葉片設計工作。國內企業形成大批量生產的還有中復聯眾、北京中材FRP 研究院、上海FRP 院等。圍繞風電設備配套的玻璃鋼產品還有機倉罩和導流罩，國內采用最先進的抽真空和LRTM 工藝的有四家單位，山東德州地區的雙一、華翼、株丕特三家公司和江蘇的雅西路公司，產品大部為外商配套出口。常州華日新材公司最先為這些企業提供了性能優良的高強、低粘、低放熱UPR。
為降低發電成本，除葉片設計外，材料和工藝成型日新月異，通過材料和工藝的選擇達到輕量化和功能化，從而提高風能的效能。為了獲得葉片最好的性價比，近幾年，OCV 公司在全球葉片市場上推出高性能的Advantax 玻纖，該玻纖與E 玻纖相比，具有高的強度和模量，成功應用在兆瓦級葉片制造上。最近，OCV 公司又將S 玻璃纖維應用在更大的葉片上。S 玻璃纖維模量達到 85.5Gpa，比E 玻璃纖維高18%，強度高出33%，從技術角度，對于應用高強度高斷裂應變的S 玻璃纖維在風力機葉片上更為先進。最近，PPG 公司向全球風能葉片行業推出了高性能的高強、抗疲勞玻璃纖維。據介紹，開發的HYBON2026 與目前市場上用與制作葉片的玻纖產品相比，拉伸強度高出20%，抗疲勞強度也高出數倍以上。國內有關企業在滿足兆瓦級葉片的材料上也開展了大量的研制開發工作，重慶國際先后開發了ECT 和TM 高性能纖維，其銷量占有國內兆瓦級葉片用玻纖用量的1/3，2009 年還向西歐出口高性能纖維達2.5 萬噸。此外，泰安的GMG、巨石的E6 等高性能纖維也進入了市場。葉片長度的不斷增加使得輕質、高強的碳纖維在風力發電上應用不斷擴大，大絲束碳纖維價格的下降成為風力機的首選結構材料，同樣是34 米長的葉片，采用GF/UP 質量為5800公斤，采用GF/EP 質量為5200 公斤，采用CF/EP 質量為3800 公斤。因此，葉片材料開發的趨勢是采用CF/EP，但同時也面臨價格的壓力。國外正在從原材料、工藝技術、質量控制等各方面深入研究降低成本。據有關方面信息了解，為了增加葉片的剛度并防止葉尖預彎部碰到塔架，在長度大于50m 的葉片將廣泛使用碳纖維。
輕質閉孔高強度泡沫是葉片材料中又一主要組成部分，應用于結構。據瑞典DIAB 公司資料報導可用于60 米長的風機葉片芯件。采用這種芯材及導流技術，可減少50%的周期時間，降低30%的勞動力成本，與敞開型技術相比，夾芯導流技術減少90%的苯乙烯散發，并使整個葉片達到輕質高強。DIAB 公司在中國昆山廠推出的PVC 輪廓板根據產品“量體裁衣”直接用到了葉片制作上，省時省料，降低成本。目前生產葉片泡沫結構的外資公司有Gurit天津公司、加鋁上海公司等，國內常州天晟公司與有關科研院所合作，于去年開發成功結構泡沫。
隨著海上風電的開發，對葉片的性能要求更高，輕質、高強、高彈、耐疲勞將推進新材料的不斷產生。拜爾公司不久前推出商業化牌號Baytube 碳納米管用于環氧樹脂中，提升葉片的抗疲勞、抗沖擊性和改善材料回彈性。該公司透露，采用納米碳管于樹脂中，將使葉片質量減輕20-30%，強度增大30%。在葉片成型工藝上出現了新的動向，中復聯眾公司已實踐完成了預浸料成型工藝后，葉片制造由濕法成型改變為干法加熱成型；德國西門子公司在葉片成型工藝上獨創了整體成型。這些新技術的應用進一步提高了產品的尺寸穩定性，還縮短了制程時間。
關于碳纖維論文3000字和碳纖維的參考文獻的介紹到此就結束了，不知道你從中找到你需要的信息了嗎 ？如果你還想了解更多這方面的信息，記得收藏關注本站。
推薦閱讀：
