短碳纤维的起源

1880年,美国发明家爱迪生首次将竹纤维碳化成丝,用作电灯泡中的发光灯丝,开启了碳纤维(CF)的先河。以U.C.C .为代表的使用碳纤维作为结构材料的先驱,在1959中以沥青纤维为原料,经过几千百度的高温碳化,得到弹性模量约为40GPa,强度约为0.7GPa的碳纤维。1965年,该公司在3000℃的高温下延伸相同的原料,开发出具有高弹性的丝状石墨化纤维,弹性模量约为500GPa,强度约为2.8 GPA。1961年,日本大阪工业技术研究所的藤田武夫博士以聚丙烯腈(简称pan)为原料,经过几千度的氧化碳化,得到弹性模量如下

碳纤维,160GPa,强度0.7GPa

在1962,日本碳公司。用聚丙烯腈制成低弹性系数的碳纤维。东丽公司还开发了以PAN纤维为原料的高强度CF,弹性模量约230GPa,强度约2.8GPa,从1.966达到月量产规模1吨。同时,他们还开发出碳化温度在2000℃以上的高弹性模量CF,弹性模量约400GPa,强度约2.0GPa,PAN系列碳纤维产量在1992年达到6500吨/年,2000年超过1000t/a。

虽然碳纤维需求逐渐扩大,但1991冷战结束后,军事用途萎缩,经济萧条导致供需失衡,行业受到打击。但美国波音B777这一尖端机型的生产,以及土木、建筑、汽车、复合材料等应用领域的拓展,使得碳纤维行业增长缓慢。