碳纖維論文3000字(碳纖維的參考文獻(xiàn))

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今天給各位分享碳纖維論文3000字的知識(shí),，其中也會(huì)對(duì)碳纖維的參考文獻(xiàn)進(jìn)行解釋,，如果能碰巧解決你現(xiàn)在面臨的問題，別忘了關(guān)注本站,，現(xiàn)在開始吧,！

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本文目錄一覽：

1、碳纖維乙烯基酯類上漿劑對(duì)碳纖維及其復(fù)合材料性能的影響論文的文獻(xiàn)綜述怎么寫啊
2,、納米復(fù)合材料與技術(shù)論文3000字
3,、橋梁工程論文3000字左右
4、碳纖維性能的優(yōu)缺點(diǎn)及其對(duì)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(huán)境 4點(diǎn)（具體）

碳纖維乙烯基酯類上漿劑對(duì)碳纖維及其復(fù)合材料性能的影響論文的文獻(xiàn)綜述怎么寫啊

從力學(xué)性能講環(huán)氧的最好，而且日本的碳纖維上江劑也是基本滿足環(huán)氧類的，但是在中國國內(nèi),，上將劑的水平還是相對(duì)比較低的,，一來國內(nèi)碳纖維行業(yè)是個(gè)技術(shù)密集型產(chǎn)業(yè)，而且國產(chǎn)碳纖維也沒有產(chǎn)業(yè)化,，二來科研力度和資金的相對(duì)薄弱,。說實(shí)話，乙烯基絕不是最佳的選擇,，界面的性能沒有環(huán)氧的好，但是鑒于國內(nèi)碳纖維的民用化以及低端化，對(duì)力學(xué)性能等不適要求很高,，同時(shí)考慮到成型工藝常用手糊和導(dǎo)入,，而很少用成本高的預(yù)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。

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納米復(fù)合材料與技術(shù)論文3000字

納米材料技術(shù)作為一門高新科學(xué)技術(shù),，納米技術(shù)具有極大的價(jià)值和作用,。下面我給大家分享一些納米材料與技術(shù)3000字論文，希望能對(duì)大家有所幫助,！

納米材料與技術(shù)3000字論文篇一：《試談納米復(fù)合材料技術(shù)發(fā)展及前景》

[摘要]納米材料是指材料顯微結(jié)構(gòu)中至少有一相的一維尺度在100nm以內(nèi)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(zhì)顯示出獨(dú)特的小尺寸效應(yīng),、表面效應(yīng)等特性,，具有許多常規(guī)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?cè)絹碓綇V泛的關(guān)注,不少學(xué)者認(rèn)為納米材料將是21世紀(jì)最有前途的材料之一,，納米技術(shù)將成為21世紀(jì)的主導(dǎo)技術(shù)。

[關(guān)鍵詞]高聚物納米復(fù)合材料

一,、納米材料的特性

當(dāng)材料的尺寸進(jìn)入納米級(jí),，材料便會(huì)出現(xiàn)以下奇異的物理性能：

1、尺寸效應(yīng)

當(dāng)超細(xì)微粒的尺寸與光波波長,、德布羅意波長以及超導(dǎo)態(tài)的相干長度或投射深度等物理特征尺寸相當(dāng)或更小時(shí),，晶體的邊界條件將被破壞,，非晶態(tài)納米微粒的顆粒表面附近原子密度減小，導(dǎo)致聲,、光電,、磁、熱,、力學(xué)等特性呈現(xiàn)出新的小尺寸效應(yīng),。如當(dāng)顆粒的粒徑降到納米級(jí)時(shí)，材料的磁性就會(huì)發(fā)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(xué)性能，甚至還可以賦予其新性能,。

2,、表面效應(yīng)

一般隨著微粒尺寸的減小，微粒中表面原子與原子總數(shù)之比將會(huì)增加,，表面積也將會(huì)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(yīng),。

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(shù)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(jié)合,。若將納米粒子添加到高聚物中，這些具有不飽和性質(zhì)的表面原子就很容易同高聚物分子鏈段發(fā)生物理化學(xué)作用,。

3,、量子隧道效應(yīng)

微觀粒子貫穿勢壘的能力稱為隧道效應(yīng)。納米粒子的磁化強(qiáng)度等也具有隧道效應(yīng),，它們可以穿越宏觀系統(tǒng)的勢壘而產(chǎn)生變化,，這稱為納米粒子的宏觀量子隧道效應(yīng)。它的研究對(duì)基礎(chǔ)研究及實(shí)際應(yīng)用,，如導(dǎo)電、導(dǎo)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(fù)合材料的技術(shù)進(jìn)展

對(duì)于高聚物/納米復(fù)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(fù)合材料分為以下幾類：

1,、高聚物/粘土納米復(fù)合材料

由于層狀無機(jī)物在一定驅(qū)動(dòng)力作用下能碎裂成納米尺寸的結(jié)構(gòu)微區(qū)，其片層間距一般為納米級(jí),，它不僅可讓聚合物嵌入夾層,，形成“嵌入納米復(fù)合材料”，還可使片層均勻分散于聚合物中形成“層離納米復(fù)合材料”,。其中粘土易與有機(jī)陽離子發(fā)生交換反應(yīng),，具有的親油性甚至可引入與聚合物發(fā)生反應(yīng)的官能團(tuán)來提高其粘結(jié)。其制備的技術(shù)有插層法和剝離法,，插層法是預(yù)先對(duì)粘土片層間進(jìn)行插層處理后,，制成“嵌入納米復(fù)合材料”，而剝離法則是采用一些手段對(duì)粘土片層直接進(jìn)行剝離,，形成“層離納米復(fù)合材料”,。

2、高聚物/剛性納米粒子復(fù)合材料

用剛性納米粒子對(duì)力學(xué)性能有一定脆性的聚合物增韌是改善其力學(xué)性能的另一種可行性方法 ,。隨著無機(jī)粒子微細(xì)化技術(shù)和粒子表面處理技術(shù)的發(fā)展 ,，特別是近年來納米級(jí)無機(jī)粒子的出現(xiàn)，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(huì)使韌性,、強(qiáng)度得到提高，而且其性價(jià)比也將是不能比擬的,。

3,、高聚物/碳納米管復(fù)合材料

碳納米管于1991年由S.Iijima 發(fā)現(xiàn)，其直徑比碳纖維小數(shù)千倍,，其主要用途之一是作為聚合物復(fù)合材料的增強(qiáng)材料,。

碳納米管的力學(xué)性能相當(dāng)突出。現(xiàn)已測出碳納米管的強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)值為30-50GPa,。盡管碳納米管的強(qiáng)度高,，脆性卻不象碳纖維那樣高。碳纖維在約1%變形時(shí)就會(huì)斷裂,，而碳納米管要到約18%變形時(shí)才斷裂,。碳納米管的層間剪切強(qiáng)度高達(dá)500MPa，比傳統(tǒng)碳纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹脂復(fù)合材料高一個(gè)數(shù)量級(jí),。

在電性能方面,，碳納米管作聚合物的填料具有獨(dú)特的優(yōu)勢。加入少量碳納米管即可大幅度提高材料的導(dǎo)電性,。與以往為提高導(dǎo)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(shí),，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(shí)不會(huì)斷裂，因而能保持其高長徑比,。愛爾蘭都柏林Trinity學(xué)院進(jìn)行的研究表明,，在塑料中含2%-3%的多壁碳納米管使電導(dǎo)率提高了14個(gè)數(shù)量級(jí)，從10-12s/m提高到了102s/m,。

三,、前景與展望

在高聚物/納米復(fù)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(yè)設(shè)備，用傳統(tǒng)的設(shè)備往往不能使納米粒子很好的分散,，同時(shí)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(fā)展很快，對(duì)于有些方面的研究工作與國外相比還處于較先進(jìn)水平,。如：漆宗能等對(duì)聚合物基粘土納米復(fù)合材料的研究;黃銳等利用剛性粒子對(duì)聚合物改性的研究都在學(xué)術(shù)界很有影響;另外,，四川大學(xué)高分子科學(xué) 與工程國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室發(fā)明的磨盤法、超聲波法制備聚合物基納米復(fù)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(jìn)國家相比尚有一定差距。但無可否認(rèn),，納米材料由于獨(dú)特的性能,，使其在增強(qiáng)聚合物應(yīng)用中有著廣泛的前景，納米材料的應(yīng)用對(duì)開發(fā)研究高性能聚合物復(fù)合材料有重大意義,。特別是隨著廉價(jià)納米材料不斷開發(fā)應(yīng)用,，粒子表面處理技術(shù)的不斷進(jìn)步，納米材料增強(qiáng),、增韌聚合物機(jī)理的研究不斷完善,，納米材料改性的聚合物將逐步向工業(yè) 化方向發(fā)展，其應(yīng)用前景會(huì)更加誘人,。

參考文獻(xiàn) ：

[1] 李見主編.新型材料導(dǎo)論.北京：冶金工業(yè)出版社,，1987.

[2]都有為.第三期工程科技論壇 ——‘納米材料與技術(shù)’ 報(bào)告會(huì).

[3]rohlich J，Kautz H,，Thomann R[J].Polymer,，2004，45(7)：2155-2164.

納米材料與技術(shù)3000字論文篇二：《試論納米技術(shù)在新型包裝材料中的應(yīng)用》

【摘要】作為一門高新科學(xué)技術(shù),，納米技術(shù)具有極大的價(jià)值和作用,。進(jìn)入20世紀(jì)90年代，納米科學(xué)得到迅速的發(fā)展,，產(chǎn)生了納米材料學(xué),、納米化工學(xué),、納米機(jī)械學(xué)及納米生物學(xué)等，由此產(chǎn)生的納米技術(shù)產(chǎn)品也層出不窮,，并開始涉及汽車行業(yè)。

【關(guān)鍵詞】納米技術(shù) 包裝材料

1 納米技術(shù)促進(jìn)了汽車材料技術(shù)的發(fā)展

納米技術(shù)可應(yīng)用在汽車的任何部位,，包括發(fā)動(dòng)機(jī),、底盤、車身,、內(nèi)飾,、車胎、傳動(dòng)系統(tǒng),、排氣系統(tǒng)等,。例如，在汽車車身部分,，利用納米技術(shù)可強(qiáng)化鋼板結(jié)構(gòu),，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(nèi)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(nèi)空氣更加清潔、安全,。在排氣系統(tǒng)方面,，利用納米金屬做為觸媒，具有較高的轉(zhuǎn)換效果,。

由于納米技術(shù)具有奇特功效,，它在汽車上得到了廣泛的應(yīng)用，提升汽車性能的同時(shí)延長使用壽命,。

2 現(xiàn)代汽車上的納米材料

(1)納米面漆,。汽車面漆是對(duì)汽車質(zhì)量的直觀評(píng)價(jià)，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(yōu)良的耐久性,，包括抵抗紫外線,、水分,、化學(xué)物質(zhì)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(jī)聚合物骨架中,，作承受負(fù)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(jī)械性能,。研究表明，將10%的納米級(jí)TiO2粒子完全分散于樹脂中,，可提高其機(jī)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(zhì)量分?jǐn)?shù)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(shí)很快形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),，可同時(shí)增強(qiáng)涂料的強(qiáng)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(fù)合材料不僅透明,，而且吸收紫外線，同時(shí)也可提高熱穩(wěn)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(tǒng)塑料的特性,，呈現(xiàn)出優(yōu)異的物理性能：強(qiáng)度高,，耐熱性強(qiáng)，比重更小,。隨著汽車應(yīng)用塑料數(shù)量越來越多,，納米塑料會(huì)普遍應(yīng)用在汽車上。主要有阻燃塑料,、增強(qiáng)塑料,、抗紫外線老化塑料、抗菌塑料等,。阻燃塑料是燃燒時(shí),，超細(xì)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(shè)計(jì)要求規(guī)定,，凡通過乘客座艙的線路,、管路和設(shè)備材料必須要符合阻燃標(biāo)準(zhǔn)，例如內(nèi)飾和電氣部分的面板,、包裹導(dǎo)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(dá)到要求。增強(qiáng)塑料是在塑料中填充經(jīng)表面處理的納米級(jí)無機(jī)材料蒙脫土,、CaCO3,、SiO2等，這些材料對(duì)聚丙烯的分子結(jié)晶有明顯的聚斂作用,，可以使聚丙烯等塑料的抗拉強(qiáng)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(jí)的TiO2,、ZnO等無機(jī)抗紫外線粉體混煉填充到塑料基材中。這些填充粉體對(duì)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(jù)報(bào)道這類材料經(jīng)過連續(xù)700小時(shí)熱光照射后,，其擴(kuò)張強(qiáng)度損失僅為10%,，如果作為暴露在外的車身塑料構(gòu)件材料，能有效延長其使用壽命,?？咕芰鲜菍o機(jī)的納米級(jí)抗菌劑利用納米技術(shù)充分地分散于塑料制品中，可將附著在塑料上的細(xì)菌殺死或抑制生長,。這些納米級(jí)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(xì)菌生長環(huán)境。據(jù)介紹無機(jī)納米抗菌塑料加工簡單,，廣譜抗菌,，24小時(shí)接觸殺菌率達(dá)90%，無副作用。

(3)納米潤滑劑,。納米潤滑劑是采用納米技術(shù)改善潤滑油分子結(jié)構(gòu)的純石油產(chǎn)品,，它不會(huì)對(duì)潤滑油添加劑、穩(wěn)定劑,、處理劑,、發(fā)動(dòng)機(jī)增潤劑和減磨劑等產(chǎn)品產(chǎn)生不良作用，只是在零件金屬表面自動(dòng)形成純烴類單個(gè)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(jí)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(hù),，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(jīng)過納米技術(shù)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(jīng)應(yīng)用在奔馳等高級(jí)轎車上，使機(jī)械轉(zhuǎn)速加快,、質(zhì)量減小,、穩(wěn)定性增強(qiáng)，使用壽命延長,。

(4)納米汽油,。納米汽油最大優(yōu)點(diǎn)是節(jié)約能源和減少污染，目前已經(jīng)開始研制,。該技術(shù)是一種利用現(xiàn)代最新納米技術(shù)開發(fā)的汽油微乳化劑,。它能對(duì)汽油品質(zhì)進(jìn)行改造，最大限度地促進(jìn)汽油燃燒,，使用時(shí)只要將微乳化劑以適當(dāng)比例加入汽油便可,。交通部汽車運(yùn)輸節(jié)能技術(shù)檢測中心的專家經(jīng)試驗(yàn)后認(rèn)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(dòng)力性能25%，并使尾氣中的污染物(浮碳,、碳?xì)浠衔锖偷趸衔锏?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(shù)應(yīng)用在燃料電池上,，可以節(jié)省大量成本。因?yàn)榧{米材料在室溫條件下具有優(yōu)異的儲(chǔ)氫能力,。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)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(chǔ)存裝置,。

(5)納米橡膠。汽車中橡膠材料的應(yīng)用以輪胎的用量最大,。在輪胎橡膠的生產(chǎn)中,，橡膠助劑大部分成粉體狀，如炭黑,、白炭黑等補(bǔ)強(qiáng)填充劑,、促進(jìn)劑、防老劑等,。以粉體狀物質(zhì)而言，納米化是現(xiàn)階段橡膠的主要發(fā)展趨勢,。新一代納米技術(shù)已成功運(yùn)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(qiáng)度,、耐磨性或抗老化等性能上,，新的納米輪胎均較傳統(tǒng)輪胎都優(yōu)異，例如輪胎側(cè)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(shù)應(yīng)用的一個(gè)重要領(lǐng)域，隨著納米技術(shù)的進(jìn)步,，造價(jià)更低,、功能更強(qiáng)的微型傳感器將廣泛應(yīng)用在社會(huì)生活的各個(gè)方面。半導(dǎo)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(huán)境保護(hù)上已得到應(yīng)用,。納米材料來制作汽車尾氣傳感器,，可以對(duì)汽車尾氣中的污染氣體進(jìn)行吸附與過濾，并對(duì)超標(biāo)的尾氣排放情況進(jìn)行監(jiān)控與報(bào)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(chǎn)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(shù)領(lǐng)域與世界先進(jìn)國家存在的差距,。有專家認(rèn)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(fā)現(xiàn)的碳納米管韌性很高,，導(dǎo)電性極強(qiáng),，兼具金屬性和半導(dǎo)體性，強(qiáng)度比鋼高100倍,，密度只有鋼的1/6,。我國科學(xué)家最近已經(jīng)合成高質(zhì)量的碳納米材料，使我國新型儲(chǔ)氫材料研究一舉躍入世界先進(jìn)行列,。此種新材料能儲(chǔ)存和凝聚大量的氫氣,，并可做成燃料電池驅(qū)動(dòng)汽車，儲(chǔ)氫材料的發(fā)展還會(huì)給未來的交通工具帶來新型的清潔能源,。

結(jié)語

隨著材料技術(shù)的發(fā)展,，納米技術(shù)已成為當(dāng)今研究領(lǐng)域中最富有活力，對(duì)未來經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展有著十分重要影響的研究對(duì)象,。納米科技正在推動(dòng)人類社會(huì)產(chǎn)生巨大的變革,，未來汽車技術(shù)的發(fā)展，有極大部分與納米技術(shù)密切相關(guān),，納米材料和納米技術(shù)將會(huì)給汽車新能源,、新材料、新零部件帶來深遠(yuǎn)的影響,。對(duì)于汽車制造商而言,，納米技術(shù)的有效運(yùn)用，有效地促進(jìn)技術(shù)升級(jí),、提升附加價(jià)值,。相信在不久的將來，納米技術(shù)必將在汽車的制造領(lǐng)域得到更廣泛的應(yīng)用,。

參考文獻(xiàn)

[1]肖永清.納米技術(shù)在汽車上的應(yīng)用[J].輕型汽車技術(shù),，2004.12.

[2]潘鈺嫻，樊琳.納米材料的研究和應(yīng)用[J].蘇州大學(xué)學(xué)報(bào)(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(xiàn)狀及發(fā)展[J].傳感器技術(shù),，2002，(1)：18～21

納米材料與技術(shù)3000字論文篇三：《試談納米技術(shù)及納米材料的應(yīng)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(zhì)表現(xiàn),、納米材料的應(yīng)用示例、納米材料的前景展望,，以供與大家交流,。

關(guān)鍵詞：納米材料;應(yīng)用;前景展望

1.納米技術(shù)引起納米材料的興起

1959年，著名物理學(xué)家,、諾貝爾獎(jiǎng)獲得者理查德·費(fèi)曼預(yù)言,，人類可以用小的機(jī)器制作更小的機(jī)器，最后實(shí)現(xiàn)根據(jù)人類意愿逐個(gè)排列原子,、制造產(chǎn)品,，這是關(guān)于納米科技最早的夢想。80年代初,，德國科學(xué)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(zhì)的塊狀納米材料后,，納米材料的研究及其制備技術(shù)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(dú)特的納米晶粒及高濃度晶界特征以及由此而產(chǎn)生的小尺寸量子效應(yīng)和晶界效應(yīng),，使其表現(xiàn)出一系列與普通多晶體和非晶態(tài)固體有本質(zhì)差別的力學(xué),、磁、光,、電,、聲等性能,，使得對(duì)納米材料的制備,、結(jié)構(gòu)、性能及其應(yīng)用研究成為90年代材料科學(xué)研究的熱點(diǎn) ,。1991年,，美國科學(xué)家成功地合成了碳納米管，并發(fā)現(xiàn)其質(zhì)量僅為同體積鋼的1/6,，強(qiáng)度卻是鋼的10倍,，因此稱之為超級(jí)纖維.這一納米材料的發(fā)現(xiàn)標(biāo)志人類對(duì)材料性能的發(fā)掘達(dá)到了新的高度。1999年,，納米產(chǎn)品的年?duì)I業(yè)額達(dá)到500億美元,。

2.納米材料及其性質(zhì)表現(xiàn)

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(duì)宏觀物質(zhì)來說,，納米是一個(gè)很小的單位,，不如，人的頭發(fā)絲的直徑一般為7000-8000nm,，人體紅細(xì)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(jí);對(duì)于微觀物質(zhì)如原子,、分子等以前用埃來表示,，1埃相當(dāng)于1個(gè)氫原子的直徑，1納米是10埃,。一般認(rèn)為納米材料應(yīng)該包括兩個(gè)基本條件：一是材料的特征尺寸在1-100nm之間,，二是材料此時(shí)具有區(qū)別常規(guī)尺寸材料的一些特殊物理化學(xué)特性。

2.2納米材料的特殊性質(zhì)

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(kuò)散途徑,，導(dǎo)致了高擴(kuò)散率,，它對(duì)蠕變，超塑性有顯著影響,，并使有限固溶體的固溶性增強(qiáng),、燒結(jié)溫度降低、化學(xué)活性增大,、耐腐蝕性增強(qiáng),。因此納米材料所表現(xiàn)的力、熱,、聲,、光、電磁等性質(zhì),，往往不同于該物質(zhì)在粗晶狀態(tài)時(shí)表現(xiàn)出的性質(zhì),。與傳統(tǒng)晶體材料相比，納米材料具有高強(qiáng)度——硬度,、高擴(kuò)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(shù),、低熱導(dǎo)率、強(qiáng)軟磁性能,。這些特殊性能使納米材料可廣泛地用于高力學(xué)性能環(huán)境,、光熱吸收、非線性光學(xué),、磁記錄,、特殊導(dǎo)體,、分子篩、超微復(fù)合材料,、催化劑,、熱交換材料、敏感元件,、燒結(jié)助劑,、潤滑劑等領(lǐng)域。

3.納米材料的應(yīng)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(fù)合材料

納米結(jié)構(gòu)的WC-Co已經(jīng)用作保護(hù)涂層和切削工具,。這是因?yàn)榧{米結(jié)構(gòu)的WC-Co在硬度、耐磨性和韌性等方面明顯優(yōu)于普通的粗晶材料,。其中,，力學(xué)性能提高約一個(gè)量級(jí)，還可能進(jìn)一步提高,。高能球磨或者化學(xué)合成WC-Co納米合金已經(jīng)工業(yè)化,。化學(xué)合成包括三個(gè)主要步驟：起始溶液的制備與混和;噴霧干燥形成化學(xué)性均勻的原粉末;再經(jīng)流床熱化學(xué)轉(zhuǎn)化成為納米晶WC-Co粉末,。噴霧干燥和流床轉(zhuǎn)化已經(jīng)用來批量生產(chǎn)金屬碳化物粉末,。WC-Co粉末可在真空或氫氣氛下液相燒結(jié)成塊體材料。VC或Cr3C2等碳化物相的摻雜,，可以抑制燒結(jié)過程中的晶粒長大,。

3.2納米結(jié)構(gòu)軟磁材料

Finemet族合金已經(jīng)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(chǎn)品,。日本的 Alps Electric Co.一直在開發(fā)Nanoperm族合金，該公司與用戶合作,，不斷擴(kuò)展納米晶Fe-Zr-B合金的應(yīng)用領(lǐng)域,。

3.3電沉積納米晶Ni

電沉積薄膜具有典型的柱狀晶結(jié)構(gòu)，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(dá)10nm,。但它在350K時(shí)就發(fā)生反常的晶粒長大，添加溶質(zhì)并使其偏析在晶界上,，以使之產(chǎn)生溶質(zhì)拖拽和Zener粒子打軋效應(yīng),，可實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定。例如,，添加千分之幾的磷,、流或金屬元素足以使納米結(jié)構(gòu)穩(wěn)定至600K,。電沉積涂層脈良好的控制晶粒尺寸分布，表現(xiàn)為Hall-Petch強(qiáng)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(diǎn)，使管材的內(nèi)涂覆,，尤其是修復(fù)核蒸汽發(fā)電機(jī)非常方便,。這種技術(shù)已經(jīng)作為 EectrosleeveTM工藝商業(yè)化。在這項(xiàng)應(yīng)用中,，微合金化的涂層晶粒尺寸約為100nm,，材料的拉伸強(qiáng)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(fù)合材料

Al基納米復(fù)合材料以其超高強(qiáng)度(可達(dá)到1.6GPa)為人們所關(guān)注。其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)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(shù)(直接淬火或由初始非晶態(tài)通火)獲得納米復(fù)合結(jié)構(gòu),。但這只能得到條帶或霧化粉末。納米復(fù)合材料的力學(xué)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(yīng)力和加工軟化(導(dǎo)致拉神狀態(tài)下的塑性不穩(wěn)定性),。這類納米材料(或非晶)可以固結(jié)成塊材。例如,，在略低于非晶合金的晶化溫度下溫?cái)D,。加工過程中也可以完全轉(zhuǎn)變?yōu)榫w，晶粒尺寸明顯大干部份非晶的納米復(fù)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(qiáng)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(qiáng)度與模量的結(jié)合以及疲勞強(qiáng)度,。溫?cái)DAl基納米復(fù)合材料已經(jīng)商業(yè)化,，注冊(cè)為Gigas TM。霧化的粉末可以固結(jié)成棒材,，并加工成小尺寸高強(qiáng)度部件,。類似的固結(jié)材料在高溫下表現(xiàn)出很好的超塑性行為：在1s-1的高應(yīng)變速率下，延伸率大于500%。

4.納米材料的前景趨向

經(jīng)過我國材料技術(shù)人員多年對(duì)納米技術(shù)的研究探索,，現(xiàn)在科學(xué)家已經(jīng)能夠在實(shí)驗(yàn)室操縱單個(gè)原子,，納米技術(shù)有了飛躍式的發(fā)展。納米技術(shù)的應(yīng)用研究正在半導(dǎo)體芯片,、癌癥診斷,、光學(xué)新材料和生物分子追蹤4大領(lǐng)域高速發(fā)展?？梢灶A(yù)測：不久的將來納米金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)管,、平面顯示用發(fā)光納米粒子與納米復(fù)合物、納米光子晶體將應(yīng)運(yùn)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(xué)組裝計(jì)算機(jī)將投入應(yīng)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(jī)器人,、集成生物化學(xué)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(fā)展趨勢新動(dòng)向，如：(1)納米組裝體系藍(lán)綠光的研究出現(xiàn)新的苗頭;(2)巨電導(dǎo)的發(fā)現(xiàn);(3)顆粒膜巨磁電阻尚有潛力;(4)納米組裝體系設(shè)計(jì)和制造有新進(jìn)展,。

橋梁工程論文3000字左右

寫作思路：可以根據(jù)現(xiàn)如今中國橋梁建設(shè)的發(fā)展水平進(jìn)行闡述,，可以從技術(shù)創(chuàng)新體制建設(shè)方面這個(gè)角度出發(fā)進(jìn)行描述，中心要明確等等,。

正文：

現(xiàn)如今,，我國的橋梁建設(shè)事業(yè)飛速發(fā)展，如何利用現(xiàn)有的設(shè)備來滿足人民對(duì)交通便利的需求,，成為橋梁建設(shè)所要面對(duì)的主要問題,。相信隨著施工施工技術(shù)的發(fā)展、經(jīng)驗(yàn)的積累及計(jì)算軟件的普及,，會(huì)出現(xiàn)更多更好的公路橋梁施工方法,。

由于我國仍處于社會(huì)主義初級(jí)階段，我國橋梁施工單位與其他一些企業(yè)一樣,，工作任務(wù)仍要靠上級(jí)直接下達(dá)命令,，所要做的科研項(xiàng)目和技術(shù)改進(jìn)還要靠有關(guān)部門立項(xiàng)撥款才可進(jìn)行后續(xù)工作，而當(dāng)橋梁施工完成后又往往束之高閣,，只有一小部分能產(chǎn)生應(yīng)有的可觀效益,。自從中國加入世貿(mào)組織以來，由于受國際關(guān)系的影響,，我國橋梁建設(shè)行業(yè)與真正的國際標(biāo)準(zhǔn)要求還是存在很大的距離,。這使得企業(yè)在橋梁施工的技術(shù)創(chuàng)新方面的緊迫感和積極性都大打折扣,。

首先,，在技術(shù)創(chuàng)新體制建設(shè)方面出現(xiàn)了緩慢進(jìn)展的局勢,。雖然國家有關(guān)部門已經(jīng)明令要求大型橋梁施工單位要建立以技術(shù)為中心的一種系統(tǒng)的創(chuàng)新體系，但僅僅有一小部分的企業(yè)響應(yīng)了國家的號(hào)召,，大部分橋梁施工單位仍選擇維持舊有的施工技術(shù)體制,，甚至有些企業(yè)僅僅在表面上建立了技術(shù)中心，而實(shí)際上卻沒有按新的體系運(yùn)行,。

其次,，橋梁施工單位對(duì)技術(shù)創(chuàng)新工作的重視程度還是不夠。由于施工建設(shè)市場的不完善和一些不良的施工風(fēng)氣的影響,，許多人認(rèn)為只要能拿下橋梁施工工程就可以把一系列的任務(wù)都能完成,，這也就造成了他們重經(jīng)營輕技術(shù)問題的產(chǎn)生。

除了以上兩個(gè)方面,，施工技術(shù)創(chuàng)新的投入還是不夠,。這也就導(dǎo)致了技術(shù)創(chuàng)新的積極性不夠，多數(shù)橋梁施工單位對(duì)于科技的投入量不夠,，技術(shù)進(jìn)步速度受到不同程度的影響,，造成了產(chǎn)業(yè)升級(jí)相應(yīng)滯緩。

施工人員可以利用強(qiáng)制式來對(duì)混凝土的拌制,，需要注意的是拌制時(shí)間一定要達(dá)到施工要求,，拌制時(shí)間既不能太長，也不能太短,。因?yàn)閿嚢钑r(shí)間如果過短,，那么混凝土的混合將不會(huì)均勻，而攪拌時(shí)間如果過長,，那么將會(huì)破壞混凝土原材料的結(jié)構(gòu),。

同時(shí)，在混凝土攪拌的過程中,，一定要嚴(yán)格的控制加水量和外加劑的用量,。只有科學(xué)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(dá)到混凝土的設(shè)計(jì)強(qiáng)度，從而滿足橋梁施工的需要,。

良好的混凝土施工技術(shù)不僅能降低混凝土內(nèi)部的溫度,，還能減少混凝土的內(nèi)外溫差，這樣會(huì)使由溫度造成的裂縫產(chǎn)生幾率得到降低,。施工人員可以利用插入式振動(dòng)器的振實(shí)來進(jìn)行混凝土澆筑的過程,，在這個(gè)環(huán)節(jié)，是不允許過振現(xiàn)象所導(dǎo)的混凝土表面粗、細(xì)集料離析而靠近模板的混凝土表面集料集中問題的出現(xiàn),，也要注意不可產(chǎn)生漏振而使混凝土表面產(chǎn)生麻面,、蜂窩、孔洞,、裂縫等質(zhì)量問題,。

在每次地振搗部位振動(dòng)直到混凝土停止下沉不再冒出氣泡、表面呈現(xiàn)平坦泛漿,，才可以徐徐提起振動(dòng)器,。總之,，混凝土的振搗應(yīng)引起施工人員足夠重視,，只有混凝土振搗的結(jié)果符合要求，才能使橋梁的施工質(zhì)量得到保證,。

裂縫是橋梁施工的主要病害,，那么對(duì)于防止裂縫產(chǎn)生的關(guān)鍵在于混凝土的養(yǎng)護(hù)?；炷翝仓諠{完成后應(yīng)及早進(jìn)行灑水養(yǎng)護(hù),，保持混凝土表面處于濕潤的狀態(tài)。由于水泥在水化過程中產(chǎn)生很大的熱量,，混凝土空心板在澆筑完成后必須在側(cè)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(chǎn)生裂縫,。

在橋梁工程的施工期間，預(yù)應(yīng)力的檢查結(jié)果一切正常,。但在后期的相鄰標(biāo)段的現(xiàn)澆梁施工時(shí),，卻發(fā)現(xiàn)梁頂面的高程出現(xiàn)異常，這很可能是由于邊墩頂內(nèi)側(cè)支座脫空造成的,。在對(duì)橋梁預(yù)應(yīng)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(chǔ),、橋墩,、現(xiàn)澆梁施工的各個(gè)工序都會(huì)造成預(yù)應(yīng)力問題的發(fā)生。

在橋梁可以通車后,，氣溫回升會(huì)造成橋梁彎處梁不同程度發(fā)生了支座脫空現(xiàn)象, 使橋面伸縮縫受到嚴(yán)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(fù)雜的，需要將箱梁整體起頂后進(jìn)行支座位移,，同時(shí)要對(duì)墩帽及橋墩進(jìn)行加寬處理,，基礎(chǔ)要增加鉆孔樁,。匝道被迫封閉，處理時(shí)間長達(dá)半年,。

局部蜂窩問題的產(chǎn)生主要是因?yàn)榛炷两Y(jié)構(gòu)強(qiáng)度大大降低了結(jié)構(gòu)的嚴(yán)密性,，其疏松的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度幾乎達(dá)到了最低點(diǎn)。在橋梁的使用過程中,，如果發(fā)生局部蜂窩問題,，會(huì)導(dǎo)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(xiàn)如今,，我國的橋梁施工建設(shè)如火如荼,，如何利用現(xiàn)有的施工技術(shù)來滿足人民對(duì)交通便利的需求成為橋梁建設(shè)所要解決的主要問題。相信隨著施工技術(shù)的發(fā)展,、經(jīng)驗(yàn)的積累,，會(huì)出現(xiàn)更多更好的橋梁施工方法，為國家和人民的財(cái)產(chǎn)安全提供更有效的保障,。

碳纖維性能的優(yōu)缺點(diǎn)及其對(duì)策

碳纖維性能的優(yōu)缺點(diǎn)通過其他加固材料對(duì)比：

（1）抗拉強(qiáng)度：碳纖維的抗拉強(qiáng)度約為鋼材的10倍,。

（2）彈性模量：碳纖維復(fù)合材料的拉伸彈性模量高于鋼材，但芳綸和玻璃纖維復(fù)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(qiáng)度：碳纖維和芳綸纖維復(fù)合材料的疲勞強(qiáng)度高于高強(qiáng)綱絲,。金屬材料在交變應(yīng)力作用下，疲勞極限僅為靜荷強(qiáng)度的30%～40%,。由于纖維與基體復(fù)合可緩和裂紋擴(kuò)展,，以及存在纖維內(nèi)力再分配的可能性，復(fù)合材料的疲勞極限較高,，約為靜荷強(qiáng)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(jié)構(gòu)表面,，而板材更適用于規(guī)則構(gòu)件表面。此外,，由于粘貼板材時(shí)底層樹脂的用量比片材多,、厚度大，與混凝土界面的粘接強(qiáng)度不如片材,。

碳纖維根據(jù)原料及生產(chǎn)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(chǎn)品包括PAN基碳纖維（高強(qiáng)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(qiáng)聚乙烯纖維,、芳香族聚酰胺纖維、聚對(duì)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(yīng)用狀況,。【關(guān)鍵詞】高性能纖維;先進(jìn)復(fù)合材料;分子結(jié)構(gòu);重要特性;應(yīng)用 [中圖分類號(hào)]TS102碳纖維論文3000字,，528 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼]A [文章編號(hào)]1002-3348（2005）01-0054-04 高性能纖維 (High-Performance Fibers)是從 20 世紀(jì) 60 年代開始研發(fā)并推廣的纖維材料，它的出現(xiàn)使傳統(tǒng)紡織工業(yè)產(chǎn)生了巨大變革,。所謂高性能纖維是指有高的拉伸強(qiáng)度和壓縮 3 強(qiáng)度,、耐磨擦、高的耐破壞力,、低比重(g/m )等優(yōu)良物性的纖維材料,，它是近年來纖維高分子材料領(lǐng)域中發(fā)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(fù)合材料中的加固材料,，其發(fā)展涉及許多不同的領(lǐng)域。本文分析和比較了碳纖維,、超高強(qiáng)聚乙烯纖維,、芳香族聚酰胺纖維、聚對(duì)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(yīng)用狀況,。 1 高性能纖維 1·1 高性能纖維分類無機(jī)纖維:碳纖維、硼纖維,、陶瓷纖維等,。有機(jī)纖維:超高強(qiáng)聚乙烯纖維(HPPE)、芳香族聚酰胺纖維,、聚對(duì)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(chǎn)始于 20 世紀(jì) 60 年代末 70 年代初,，由有機(jī)纖維如腈綸(PAN)纖維,、粘膠纖維或?yàn)r青纖維經(jīng)預(yù)氧化、炭化和石墨化加工而成,。碳纖維的石墨六方晶體結(jié)構(gòu)決定了其強(qiáng)度大,、模量高等優(yōu)良性能，如日本東麗公司生產(chǎn)的 T-400 碳纖維,，拉伸強(qiáng)度可達(dá) 4.2GPa,，斷裂伸長率為 1.5%。碳纖維不燃燒,，化學(xué)性能穩(wěn)定,，不受酸、鹽等溶媒侵蝕,。 1·3 超高強(qiáng)聚乙烯纖維高強(qiáng)高模聚乙烯在 20 世紀(jì) 70 年代出現(xiàn),，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(qiáng)高模的特征,，其密度具有 0.97g/cm ，是唯--能浮在水面上的高強(qiáng)高模纖維,。除此之外,，其碳纖維論文3000字他機(jī)械性能亦比較突出，如良好的韌性和耐疲勞性能,，耐高速?zèng)_擊性等,。 1·4 芳香族聚酰胺纖維 20 世紀(jì) 70 年代，人們開始從事液晶態(tài)紡絲技術(shù)的研究,，用于紡制高性能纖維,，與普通紡絲的分子結(jié)構(gòu)截然不同,，液晶態(tài)紡絲時(shí)形成的分子鏈只有剛棒狀高取向的有序結(jié)構(gòu),。圖 1 液態(tài)高聚物分子的構(gòu)型示意圖 (a)為典型普通大分子，為無規(guī)則線團(tuán);(b)為剛性大分子,，在沒有良好側(cè)向作用和導(dǎo)向情況下的狀態(tài);(c)為無規(guī)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(duì)苯二甲酰對(duì)苯二胺纖維),、 Twaron(聚對(duì)苯二甲酰間苯二胺纖維),、 Technora(聚對(duì)苯二甲酰對(duì)苯二胺纖維)等，如圖 3 所示,，為芳香族聚酰胺高結(jié)晶和高取向分子結(jié)構(gòu),。這類纖維性能比較均衡，具有高強(qiáng)伸性能,，高韌性,、耐腐蝕、耐沖擊,、較好的熱穩(wěn)定性,，不導(dǎo)電，除了強(qiáng)酸和強(qiáng)堿外,，具有較強(qiáng)的抗化學(xué)性能,。圖 3 芳香族聚酰胺晶體結(jié)構(gòu)圖聚對(duì)苯撐苯并雙惡唑(PBO)纖維 1998 年國際產(chǎn)業(yè)纖維展覽會(huì)上，日本東洋紡展出了商品名為 Zylon 的 PBO 纖維,，其化學(xué)名為聚對(duì)苯撐苯并雙惡唑,，化學(xué)結(jié)構(gòu)為: 1·5 PBO 纖維采用液晶紡絲法紡絲，由苯環(huán)和苯雜環(huán)組成的剛棒狀分子結(jié)構(gòu)以及分子鏈的高取向度,，決定了它的優(yōu)良性能,。 PBO 初紡普通絲(AS 絲-標(biāo)準(zhǔn)型)就具有 3.5N/tex 以上的強(qiáng)度和 10.84N/tex 以上彈性模量,，經(jīng)熱處理后可得到強(qiáng)度不變、模量達(dá) 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(qiáng)度、高模量,、耐熱性,、阻燃性 4 大特點(diǎn)，其強(qiáng)度與模量相當(dāng)于 Kevlar (凱夫拉)的 2 倍,，限氧指數(shù)(L01)為 68,，熱分解溫度高達(dá) 650℃，在有機(jī)纖維中為最高,，被認(rèn)為是目前具有最高耐熱性能的有機(jī)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(qiáng)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(jí)碳纖維密度(g/cm ) 纖維直徑(?m) 抗拉強(qiáng)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(fā)了一種新型液晶芳族雜環(huán)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(xué)結(jié)構(gòu)為: M5 纖維的結(jié)構(gòu)與 PBO 分子相似——?jiǎng)偘艚Y(jié)構(gòu)。 M5 分子鏈的方向上存在大量的-OH 和-NH 在基團(tuán),，容易形成強(qiáng)的氫鍵,。如圖 4 所示，與芳香族聚酰胺晶體結(jié)構(gòu)不同,，M5 在分子內(nèi)與分子間都有氫鍵存在,，形成了氫鍵結(jié)合網(wǎng)絡(luò)。圖 4 為 M5 纖維沿分子鏈軸方向的晶體結(jié)構(gòu),，虛線為氫鍵,。圖 4 M5 晶體結(jié)構(gòu) 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(jié)合的網(wǎng)絡(luò),，類似一個(gè) 蜂窩,。這種結(jié)構(gòu)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(jià)交鍵的存在，使作用于碳纖維上的應(yīng)力,，從一個(gè)石墨層轉(zhuǎn) 移到相鄰層面,，這些共價(jià)交鍵保證了碳纖維具有高的拉伸模量和壓縮強(qiáng)度。但這些共價(jià)鍵為純彈性鍵,，一旦被打破,，不可復(fù)原，即不顯示任何屈服行為,。所以碳纖維受力時(shí),，應(yīng)力-應(yīng) 變曲線是線性關(guān)系,，纖維斷裂是突然發(fā)生的。有機(jī)纖維的性能取決于分子結(jié)構(gòu),、分子鏈內(nèi)鍵及分子鏈間結(jié)合鍵,。如前所述，超高強(qiáng)聚乙烯纖維,、PBO 纖維都具有優(yōu)良的性能,，但由于超高強(qiáng)聚乙烯纖維大分子鏈間的結(jié)合鍵為弱的范德華鍵，使其纖維易產(chǎn)生蠕變,，壓縮強(qiáng)力較低,，另外超高強(qiáng)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(jié)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(qiáng),，與樹脂的結(jié)合能力較差，在復(fù) 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(yīng)用,。芳香族聚酰胺纖維高結(jié)晶度,、高取向度的分子結(jié)構(gòu)，使其具有高強(qiáng)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(qiáng)度低。芳香族聚酰胺纖維由氫鍵結(jié)合成的薄片狀結(jié)構(gòu)在受壓縮載荷作用時(shí)易塑性變形,，薄片相對(duì)容易斷開,，在嚴(yán) 重過載時(shí)會(huì)出現(xiàn)原纖化，最終導(dǎo)致壓縮失效,。分子鏈間結(jié)合鍵以 M5 比較理想,， M5 大分子間和大分子內(nèi)的 N-H-O 和 O-H-N 的雙向氫在鍵結(jié)構(gòu)，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(dá) 360GPa，拉伸強(qiáng)度超過 4GPa,，剪切模量和抗壓強(qiáng)度可達(dá) 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(jié)性能優(yōu)良,，采用 M5 纖維加工復(fù)合材料產(chǎn)品時(shí),，無需添加任何特殊的粘合促進(jìn)劑,，且具有優(yōu)良的耐沖擊和耐破壞性。有資料顯示,，以 M5 為加固纖維的復(fù)合材料,，在壓縮過載的情況下，測試樣品仍能繼續(xù)承受顯著的(壓縮)載荷,，與之相比,，碳纖復(fù) 合材料會(huì)粉碎，而芳香族聚酰胺復(fù)合材料則會(huì)被擠成纖絲狀薄片(原纖化),。如圖 5,、圖 6 分別為一個(gè)碳纖維和一個(gè) MS 纖維復(fù)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(jié)構(gòu)又決定了它有高的耐熱性和高的熱穩(wěn)定性，空氣中熱分解溫度達(dá)到了 530℃,，超過了芳香族聚酰胺纖維,，與 PBO 接近，極限氧指數(shù)（LOI）為 59,，在阻燃性方面也優(yōu)于芳綸,。圖 5 碳纖維復(fù)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(xué)及物理特性。表 1 高性能纖維的力學(xué)和物理特性特性高強(qiáng) 度超高強(qiáng)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(shí)驗(yàn)值）抗拉強(qiáng)度(GPa) 伸長率(%) 拉伸模量(GPa) 壓縮強(qiáng)度(GPa) 壓縮應(yīng)變(%) 密度(克/cm ) 標(biāo)準(zhǔn)回潮率(%) 限氧指數(shù)（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(biāo)都接近或超過其它高性能纖維,，為綜合性能優(yōu)良的高性能纖維。 3 應(yīng)用與前景目前超高強(qiáng)聚乙烯纖維的應(yīng)用主要是加工防彈用特種織物,、防彈板,、漁業(yè)用繩網(wǎng)、極低溫絕緣材料,、混凝土補(bǔ)強(qiáng)加固用試驗(yàn)片材,、光纜補(bǔ)強(qiáng)材料、降落傘繩帶,、汽車保險(xiǎn)杠等,。芳香族聚酰胺纖維常見的品種 Kevlar、Twaron,、Technora 纖維等,，主要應(yīng)用有作為復(fù)合材料的增強(qiáng)體、漁業(yè)工業(yè)等用繩網(wǎng),、防彈服,、防彈板、頭盔、混凝土補(bǔ)強(qiáng)材料等,。碳纖維的優(yōu)良特性使其廣泛用于航空,、航天、軍工,、體育休閑等結(jié)構(gòu)材料,，應(yīng)用于宇宙機(jī)械、電波望遠(yuǎn)鏡和各種成型品,，還有直升飛機(jī)的葉片,、飛機(jī)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(yī)學(xué)材料等,。PBO 纖維從問世以來就受到人們的關(guān)注,，其應(yīng)用主要有防沖擊方面的加固補(bǔ)強(qiáng)材料、復(fù)合材料中的加固材料,，用于防護(hù)的防彈服,、防彈頭盔、消防服,、高性能及耐高溫傳動(dòng)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(yōu)越,，這使得它的應(yīng)用領(lǐng)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(jīng)濟(jì)、高效的結(jié)構(gòu)材料方面有廣闊的應(yīng)用前景,，如應(yīng)用于航空航天等高科技領(lǐng)域,，在高性能纖維增強(qiáng)復(fù)合材料中 M5 也具有很強(qiáng)的競爭力。當(dāng)前 M5 纖維的研究比較活躍,，隨著研究的深人,，其性能和應(yīng)用將得到不斷的提高和拓展。高性能纖維的不斷創(chuàng)新是高性能產(chǎn)業(yè)用紡織品及復(fù)合材料用纖維領(lǐng)域的重要進(jìn)步,，隨著世界高新技術(shù),、纖維合成與紡絲工藝的發(fā)展，以及軍事、航空航天,、海洋開發(fā),、產(chǎn)業(yè)應(yīng)用的迫切需要，高性能纖維的開發(fā)與應(yīng)用前景將更為廣闊,。

新型高性能纖維M5的研究與應(yīng)用

摘要:本文介紹了一種新型液晶芳族雜環(huán)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(jié)構(gòu)特征,并通過與其它高性能纖維的比較,闡述了M5纖維優(yōu)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(jī)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(yīng)用前景.

前言

近年來,隨著對(duì)有機(jī)高性能纖維的不斷深入研究,在剛性高性能纖維領(lǐng)域已經(jīng)取得了很大的進(jìn)展.但大多數(shù)高性能纖維,因分子間結(jié)合力的薄弱而導(dǎo)致某些力學(xué)性能上的不足,如PBO纖維大分子鏈間較弱的結(jié)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(zhuǎn)模量可作維表征大分子之間相互作用程度的一個(gè)量度.因此,如何增強(qiáng)大分子鏈之間的相互作用,已成為進(jìn)一步強(qiáng)化剛性聚合物纖維力學(xué)性能的一個(gè)重要問題.

作為Akzo-Nobel實(shí)驗(yàn)室的研究成果,一種新型的高性能纖維,即著稱的M5已經(jīng)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(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),所以M5纖維不僅具有類似PBO纖維的優(yōu)異抗張性能,而且還顯示出優(yōu)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(guān)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(jīng)硝化還原后制成,反應(yīng)方程式如下所示:

在M5的合成過程中,TAP需經(jīng)鹽酸化處理并以鹽酸鹽形式參與聚合反應(yīng).若TAP直接以磷酸鹽的形式參與反應(yīng),不但可以避免鹽酸腐蝕作用,還可以加快聚合反應(yīng)速度,但卻易發(fā)生氧化作用.

另一單體2,5-二羥基對(duì)苯二甲酸(2,5-Dihydroxyterephthalicacid,DHTA)的合成也是制備M5聚合物的重要環(huán)節(jié),可由2,5-二羥基對(duì)苯二甲酸二甲酯(2,5-dihydroxy-1,4-dimethylterephthalate,DDTA)水解后制得,反應(yīng)方程式如下所示:

M5纖維的聚合過程與聚對(duì)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(dāng)比同時(shí)加入到聚合介質(zhì)多聚磷酸(polyphosphoric acid,PPA)中,脫除HCI后逐漸升溫至180℃,反應(yīng)24h,得到M5聚合物,反應(yīng)方程式如下所示:

2 M5的分子結(jié)構(gòu)特征及聚合物的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)

2.1 M5的分子結(jié)構(gòu)特征

M5纖維在分子鏈的方向上存在著大量的-OH和-NH基團(tuán),容易在分子間和分子內(nèi)形成強(qiáng)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(jié)構(gòu)特點(diǎn)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(wǎng)絡(luò)晶體結(jié)構(gòu)示意圖[5].圖2熱處理后PIPD單斜晶胞沿C軸的分子結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu),即在大分子間和大分子內(nèi)分別形成了N-H-O和O-H-N的氫鍵結(jié)構(gòu),這種雙向氫鍵的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)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(wǎng)絡(luò)晶體結(jié)構(gòu)示意圖

圖2 熱處理后PIPD單斜晶胞沿C軸的分子結(jié)構(gòu)示意圖

2.2 M5的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)

圖3 PIPD-AS沿C軸方向的分子結(jié)構(gòu)示意圖

如圖3所示,為含有21%左右水分子的PIPD-AS纖維的結(jié)晶結(jié)構(gòu).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(zhì)量熱容,而且具有良好的耐燃性能.表2和表3所列出的實(shí)驗(yàn)結(jié)果也證實(shí)了這一結(jié)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(nèi)形成二維氫鍵網(wǎng)狀結(jié)構(gòu).有實(shí)驗(yàn)表明,經(jīng)過熱處理后PIPD纖維的結(jié)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(jié)構(gòu)的X射線衍射實(shí)驗(yàn)研究發(fā)現(xiàn),因PIPD試樣的處理溫度不同,在PIPD的分子內(nèi)部可出現(xiàn)不同形式的結(jié)晶結(jié)構(gòu)—單斜結(jié)晶晶胞和三斜結(jié)晶晶胞(如圖5和圖6所示).單斜和三斜的晶胞參數(shù)分別為:

單斜結(jié)晶: a=12.49 ,b=3.48 ,c=12.01 ,=90°,=107°,=90°

三斜結(jié)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(shù)為:

a=13.33 ,b=3.462 ,c=12.16 ,=84°,=105.4°,空間結(jié)構(gòu)為P21/,

單斜晶胞區(qū)別于三斜晶胞的不同之處在于,三斜晶胞的氫鍵網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)僅僅是靠沿對(duì)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(nèi)形成了二維氫鍵網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),顯然這種二維氫鍵網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),使得M5具有其它高性能纖維所無法比擬的高剪切強(qiáng)度,剪切模量和壓縮強(qiáng)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(zhì)量分?jǐn)?shù)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(jìn)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(shí)驗(yàn)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(dá)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(jìn)行水洗,以除去附著在纖維表面的溶劑PPA,并進(jìn)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(jìn)一步提高初生纖維取向度和模量,對(duì)初生纖維在一定的預(yù)張力下進(jìn)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(jié)構(gòu)的改變引起的剪切模量的增加而增大.對(duì)M5初生纖維進(jìn)行熱處理能夠改善纖維的微觀結(jié)構(gòu),從而提高纖維的綜合性能.M5初生纖維再進(jìn)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?dú)猸h(huán)境下于400℃以上進(jìn)行大約20s的定張力熱處理,最終可得到高強(qiáng)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(shí)間過短,則PIPD-AS和PIPD-HT的轉(zhuǎn)變是可逆的.因此,熱處理溫度與熱處理時(shí)間對(duì)M5纖維的模量影響很大.

4 M5纖維的性能

4.1 力學(xué)性能

圖8 PIPD-AS和PIPD-HT纖維的應(yīng)力-應(yīng)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(xué)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(xiàn)象.Lammwers M[18]等研究發(fā)現(xiàn),經(jīng)過200℃熱處理的初生纖維壓縮強(qiáng)度由原來的0.7Gpa提高到1.7Gpa,而經(jīng)過400℃熱處理的初生纖維壓縮強(qiáng)度由原來的0.7Gpa提高到1.1Gpa.顯然對(duì)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(fā)現(xiàn):在400℃熱處理的纖維中存在裂紋,這可能是導(dǎo)致壓縮強(qiáng)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(xué)性能和其它性能的對(duì)比數(shù)據(jù),其中的力學(xué)性能包括拉伸強(qiáng)度,斷裂伸長,模量以及抗壓縮強(qiáng)度等.與其它3種纖維相比,M5的抗斷裂強(qiáng)度稍低于PBO,遠(yuǎn)遠(yuǎn)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(dá)到了350GPa;M5的壓縮強(qiáng)度低于碳纖維,但卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于Twaron-HM纖維和PBO纖維,這歸因于M5的二維分子結(jié)構(gòu)[17].

表1 M5纖維與其它高性能纖維的比較

纖維

拉伸強(qiáng)獨(dú)/Gpa

斷裂伸長/%

初始模量

/ Gpa

壓縮強(qiáng)度

/ Gpa

壓縮應(yīng)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

5.3

1.4

350

1.60

0.50

1.70

2.0

纖維

空氣中的熱穩(wěn)定性

/℃

LOI

電導(dǎo)性

抗沖擊性

抗破壞性

編制性能

耐紫外性

Twaron-HM

450

C-HS

800

N/A

PBO

550

N/A

+/-

530

M5纖維特殊的分子結(jié)構(gòu),使其除具有高強(qiáng)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(qiáng)度分別可達(dá)7GPa和1.6GPa,優(yōu)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(dāng)高性能纖維受到來自外界的軸向壓縮力時(shí),其纖維內(nèi)部的分子鏈取向會(huì)因軸向壓縮力的存在而發(fā)生改變,即沿著纖維軸向出現(xiàn)變形帶結(jié)構(gòu).而對(duì)M5纖維來講只有當(dāng)這種軸向壓縮力很大時(shí)才會(huì)出現(xiàn)這種結(jié)構(gòu)[11].如圖9所示,當(dāng)M5纖維受到外界的軸向壓縮力時(shí),壓縮變形后的M5纖維中也會(huì)出現(xiàn)一條變形帶結(jié)構(gòu),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(shù)[5]

試樣

PHRR①

(kWm-2)

TTI②

(s)

SEA③

FPI④

(sm2kW-1)

殘留量

(%)

PIPD-AS

43.7

224

1.760

PIPD-HT

53.7

844

0.890

PBO-HM

47.7

2144

1.170

Twaron

204.4

70816

0.098

Nomex

160.4

38670

0.087

PVC

253.0

113937

0.055

注:①熱量釋放最大速率(PHRR);②引燃時(shí)間(TTI);③比消光面積(SEA);④耐燃性能指數(shù)(FPI)

表2所列數(shù)據(jù)是熱量計(jì)熱流為75kW/m2時(shí)測得的,也就是在試樣表面溫度為890℃左右時(shí)測得的值.纖維試樣放在一塊1cm2的線網(wǎng)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(shí)間內(nèi)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(diǎn)燃時(shí)間最長為77s,遠(yuǎn)高于Nomex纖維.SEA是用來衡量單位物質(zhì)燃燒時(shí)產(chǎn)生的煙霧量,PIPD-AS纖維達(dá)到了224m3/kg,而Nomex纖維為38670m3/kg,二者相比PIPD-AS纖維的SEA值遠(yuǎn)低于Nomex纖維,說明PIPD-AS纖維燃燒時(shí)產(chǎn)生的煙霧量要遠(yuǎn)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(shù)(FPI)最高為1.76sm2kW-1.從表2中各項(xiàng)耐燃性能參數(shù)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(yīng)用前景.

M5纖維的剛棒狀分子結(jié)構(gòu)決定了它具有較高的耐熱性和熱穩(wěn)定性.從表2中可以看出,PIPD-HT纖維具有與聚對(duì)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(chǎn)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(shù)(LOI)值超過50,不熔融,不燃燒,具有良好的耐熱性和穩(wěn)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(fù)合材料產(chǎn)品時(shí),無需添加任何特殊的粘合促進(jìn)劑.M5纖維在與各種環(huán)氧樹脂,不飽和聚酯和乙烯基樹脂復(fù)合成形過程中,不會(huì)出現(xiàn)界面層,且具有優(yōu)良的耐沖擊和耐破壞性[6,8].

4.4 熱力學(xué)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(jì)測得的四種不同含水量M5纖維的DSC譜圖.研究發(fā)現(xiàn)將1g試樣材料放在一個(gè)開放的測試槽內(nèi),以0.2℃/min的速度,在30℃-200℃范圍內(nèi)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(nèi)水分的蒸發(fā)有關(guān).從表3可以看出,含有結(jié)晶水的M5初生纖維的熱吸收值與不含結(jié)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(fā)現(xiàn)完全干燥的PIPD初生纖維的晶體結(jié)構(gòu)與PIPD-HT試樣結(jié)構(gòu)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(yīng)用及展望

作為一種先進(jìn)復(fù)合材料的增強(qiáng)材料,M5纖維具有許多其它有機(jī)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(lǐng)域具有更加廣闊的應(yīng)用前景;M5纖維可用于航空航天等高科技領(lǐng)域;用于國防領(lǐng)域如制造防彈材料;用于制造運(yùn)動(dòng)器材如網(wǎng)球拍,賽艇等.

M5纖維特殊的分子結(jié)構(gòu)決定了其具有許多高性能纖維所無法比擬的優(yōu)良的力學(xué)性能和粘合性能,使它在高性能纖維增強(qiáng)復(fù)合材料領(lǐng)域中具有很強(qiáng)的競爭力.與碳纖維相比,M5纖維不僅具有與其相似的力學(xué)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(lǐng)域發(fā)揮作用,如電子行業(yè).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(yīng)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(duì)M5纖維研究的進(jìn)一步深入,作為新一代的有機(jī)高性能纖維—M5纖維必將得更加廣泛的應(yīng)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(huán)境 4點(diǎn)（具體）

從全球金融危機(jī)到今天碳纖維論文3000字,，碳纖維論文3000字我們面臨了一個(gè)新的經(jīng)濟(jì)形勢?！叭祟愐?、地球要降溫”，“低碳經(jīng)濟(jì)”將改變我們的生產(chǎn)和生活方式,。從六十年代起,，玻璃鋼復(fù)合材料作為一個(gè)輕質(zhì)高強(qiáng)材料參與了國民經(jīng)濟(jì)各個(gè)領(lǐng)域的材料變革和創(chuàng)新碳纖維論文3000字；五十多年過去了,，事實(shí)告訴我們,，我們這個(gè)材料極具強(qiáng)大的生命力，UPR 樹脂基復(fù)合材料產(chǎn)量已達(dá)到年產(chǎn)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(fù)合材料戰(zhàn)線上的廣大員工、科技人員,、老總付出了艱苦辛勤的勞動(dòng),，作出了豐功偉績，換來了玻璃鋼復(fù)合材料產(chǎn)業(yè)璀燦的全面發(fā)展時(shí)期,。今天,，我們又處在能源結(jié)構(gòu)的重大變革時(shí)期，要使我們的材料和產(chǎn)品適應(yīng)全球“低碳經(jīng)濟(jì)”的形勢,，開發(fā)新一代的材料和產(chǎn)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(jīng)濟(jì),、加快材料和制品的技術(shù)創(chuàng)新,、推進(jìn)玻璃鋼復(fù)合材料產(chǎn)業(yè)的全面提升”。以此拋磚引玉,，形成共識(shí),。

我向大家匯報(bào)的內(nèi)容為三個(gè)部分碳纖維論文3000字：

一、我國UPR 產(chǎn)業(yè)十年回顧和2009 年UPR 發(fā)展現(xiàn)狀

二,、低碳經(jīng)濟(jì)和玻璃鋼新興市場

三,、我國風(fēng)電市場和兆瓦級(jí)玻璃鋼葉片

一、我國UPR 產(chǎn)業(yè)十年回顧和2009 年UPR 發(fā)展現(xiàn)狀

2009 年我國UPR 行業(yè)經(jīng)歷了不平凡的一年，據(jù)中國UPR 行業(yè)協(xié)會(huì)初步統(tǒng)計(jì),，總產(chǎn)量達(dá)到153 萬噸,，比上年增長了5.5%。其中環(huán)氧乙烯基酯樹脂達(dá)到3.3 萬噸,，增長11%,。全國四大民營企業(yè)亞邦、天和,、福田,、華迅等總量達(dá)到44 萬噸，比上年增長11%,，外資企業(yè)DSM,、亞什蘭、長興,、上緯,、華日、昭和等總量達(dá)到12 萬噸,，比上年增長9%,。江蘇達(dá)到63 萬噸，比上年增長5%,。國內(nèi)UPR 在其形成終端復(fù)合材料產(chǎn)業(yè)的主要流向?yàn)槿笫袌觯篣PR 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(yīng)用區(qū)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(jī)的影響,，曾一度出現(xiàn)的樹脂滯銷,，到十月份后很快恢復(fù)增長。國家四萬億投資和十大產(chǎn)業(yè)調(diào)整振興規(guī)劃,，對(duì)抵御金融危機(jī)影響,，優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，持續(xù)增長發(fā)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(yè)與玻璃鋼產(chǎn)業(yè)關(guān)聯(lián)密切,。這十大產(chǎn)業(yè)依附著我國城市工業(yè)化、城鄉(xiāng)一體化大規(guī)模經(jīng)濟(jì)建設(shè)的契機(jī),。這個(gè)契機(jī)又是以傳統(tǒng)能源節(jié)能減排,、新能源開發(fā)的低碳經(jīng)濟(jì)為目標(biāo)展開的。玻璃鋼復(fù)合材料以其自身創(chuàng)新為自己贏得了機(jī)遇和增長點(diǎn),。從國際市場看,，2008 年全球金融危機(jī)使歐美經(jīng)濟(jì)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(xiàn)了階段性的市場過剩,，價(jià)格走低,；從國內(nèi)看，玻璃纖維階段性,、結(jié)構(gòu)性,、區(qū)域性的失控發(fā)展，產(chǎn)量突破了年產(chǎn)200 多萬噸,，一半左右出口海外,。金融危機(jī)襲來，出口受阻,，玻璃纖維大量“倒向”國內(nèi),，互相壓價(jià)?；ぴ牧虾屠w維的大幅度跌價(jià),，使玻璃鋼復(fù)合材料產(chǎn)業(yè)得到多少年以來從未有過的利好時(shí)機(jī)，為其低成本擴(kuò)張?zhí)峁┝藯l件,，從而也帶動(dòng)了樹脂的增長,。

2009 年，UPR 行業(yè)呈現(xiàn)了五大流向和熱點(diǎn)：持續(xù)增長的玻璃鋼復(fù)合材料行業(yè)的普及和提高,，齊頭并進(jìn),，一方面拉動(dòng)了低成本、通用型樹脂的擴(kuò)展,，另一方面,，新興FRP 市場開發(fā)，推動(dòng)了高性能,、個(gè)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(duì)苯改性樹脂的全面鋪開,。此外,，高性能玻璃鋼復(fù)合材料產(chǎn)品風(fēng)機(jī)葉片、電器開關(guān),、壓力管道,、電力原器件、脫硫,、高速列車內(nèi)外裝飾結(jié)構(gòu)件,、豪華游艇、工作艇,、運(yùn)動(dòng)艇等的市場需求,，又使間苯型,、環(huán)氧乙烯基酯型抽真空樹脂,、SMC/BMC 樹脂等快速增長,，呈現(xiàn)了樹脂市場的“兩頭熱”。以天馬,、天津合材,、費(fèi)隆、華昌為代表的國企改制企業(yè),，以亞邦,、天和為代表的國內(nèi)大型民營企業(yè)，以華科為代表的國內(nèi)科技人員組合企業(yè),，以DSM,、華日、長興,、亞什蘭,、昭和、上緯為代表的外資企業(yè),，在國內(nèi)UPR 大舞臺(tái)上各領(lǐng)風(fēng)騷,，引領(lǐng)市場。

第二個(gè)流向和熱點(diǎn)是澆鑄型樹脂發(fā)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(zhuǎn)國內(nèi)建筑裝飾裝修市場,，大批量進(jìn)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(shù)提升,，已從面廣量大的櫥臺(tái)面板走向機(jī)械化成型的人造大理石和人造石英石面板,，大量應(yīng)用于墻面飾材和地面材料。福建,、廣東,、山東等地的石材企業(yè)已開始從礦山開采轉(zhuǎn)向用合成石制造。全國人造石材用樹脂,，09 年產(chǎn)量均超過前兩年,。傳統(tǒng)澆鑄產(chǎn)品聚酯紐扣、原子灰樹脂,、礦用鉚固樹脂等繼續(xù)保持較好的增長勢頭,。

第三個(gè)流向和熱點(diǎn)是江蘇、上海和天津,，已成為國內(nèi)近幾年UPR 發(fā)展十分活躍的地區(qū),，并以技術(shù)創(chuàng)新和新產(chǎn)品開發(fā)引領(lǐng)國內(nèi)UPR 及其復(fù)合材料市場的潮流,，推進(jìn)國內(nèi)UPR 復(fù)合材料市場的普及和提高。2009 年該地區(qū)UPR 產(chǎn)量占到全國總量的一半以上,，其中環(huán)氧乙烯基酯樹脂95%的產(chǎn)量集中在上海和江蘇,。這個(gè)地區(qū)也是中外UPR 企業(yè)密集產(chǎn)區(qū)，既有早先進(jìn)入的華日,、DSM,、亞什蘭、長興,、昭和上緯等外資企業(yè)向國內(nèi)傳輸海外成熟的產(chǎn)業(yè)市場,，占有國內(nèi)高中端市場優(yōu)勢。又有一批如天馬,、華昌,、亞邦、費(fèi)隆,、華科,、華潤、天馬瑞盛,、富菱,、興合等企業(yè)。這里特別要提到的是國內(nèi)UPR 行業(yè)的“亞邦”現(xiàn)象,。2009 年亞邦公司生產(chǎn)了17 萬噸樹脂,。亞邦憑著一個(gè)產(chǎn)業(yè)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(fā)低成本通用型樹脂,，高性能水晶樹脂和石材樹脂,，為行業(yè)做出了貢獻(xiàn)；產(chǎn)量連續(xù)五年蟬聯(lián)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(fā)展為FRP 企業(yè)用原材料的“一站式”服務(wù)；亞邦各地的銷售公司同時(shí)也是亞邦派出的分公司,，在做好材料和服務(wù)同時(shí),，積極進(jìn)行市場調(diào)查，他們可以在12 個(gè)小時(shí)內(nèi),，快速反映全國各地FRP 產(chǎn)業(yè)的動(dòng)態(tài),。亞邦在與市場下企業(yè)不斷互動(dòng)中做大做強(qiáng)。

第四個(gè)流向和熱點(diǎn)是兆瓦級(jí)玻璃鋼葉片的高性能要求,，加速了UPR 和環(huán)氧乙烯基酯樹脂的技術(shù)攀升,。國內(nèi)兆瓦級(jí)風(fēng)電市場從2007 年進(jìn)入一個(gè)高速發(fā)展期,，年平均新增裝機(jī)容量為600 多萬千瓦，2009 年裝機(jī)總?cè)萘窟_(dá)到2000 萬千瓦,。按1.5 兆瓦推算,，全年葉片總量達(dá)15990 片，樹脂用量達(dá)5萬多噸,，加上外資風(fēng)電企業(yè)出口葉片用樹脂量可達(dá)到7 萬多噸,，其中50%為UPR 和環(huán)氧乙烯基酯樹脂我國兆瓦級(jí)玻璃鋼葉片專利技術(shù)是從德國和荷蘭引進(jìn)的，對(duì)纖維和樹脂的性能標(biāo)準(zhǔn)高,，并經(jīng)過德國船級(jí)社GL 論證。兩道“門檻”,，對(duì)國內(nèi)樹脂和纖維企業(yè)提出了極為嚴(yán)格的要求,。外資企業(yè)亞什蘭、上緯,、DSM 公司具備條件,，“輕車熟路”，搶先了國內(nèi)風(fēng)電兆瓦級(jí)葉片市場,。兆瓦級(jí)葉片從葉形設(shè)計(jì),、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、鋪成設(shè)計(jì),、模具技術(shù)到葉片制造是一極為復(fù)雜的系統(tǒng)工程,，葉片運(yùn)行期長二十年，對(duì)樹脂企業(yè)是個(gè)“考驗(yàn)”,。樹脂企業(yè)是“嘗試”兆瓦級(jí)葉片市場主要靠企業(yè)自主的技術(shù)實(shí)力,。第五個(gè)流向和熱點(diǎn)是國內(nèi)玻璃鋼復(fù)合材料裝備制造的發(fā)展和提高。江,、浙,、冀、魯?shù)仁〉腟MC,、纏繞,、拉擠、人造石,、模壓等設(shè)備及其模具設(shè)計(jì)制造不僅滿足國內(nèi)需求,、，還X 量出口,。裝備技術(shù)的提升拉動(dòng)了UPR 的性能,、品質(zhì)的提高和中、高檔樹脂需求的上升,。2010 年,，國內(nèi)UPR 行業(yè)的發(fā)展空間依然很大,。外資企業(yè)認(rèn)為，中國是全球經(jīng)濟(jì)增長最快的國家,，是全球最大的復(fù)合材料市場,，他們對(duì)中國的發(fā)展充滿信心。DSM,、華日,、亞什蘭等正在進(jìn)行擴(kuò)能增產(chǎn)的布局，此外,，雷可德也將在天津投產(chǎn),。全國的樹脂產(chǎn)量巨頭亞邦、天和,、福田,、華迅都在擴(kuò)張。

國內(nèi)UPR 發(fā)展趨勢中還有一個(gè)不可忽視的現(xiàn)象是中西部,、西南等地區(qū)將出現(xiàn)FRP 復(fù)合材料產(chǎn)業(yè)新的發(fā)展布局,。據(jù)有關(guān)方面了解，圍繞著西安,、洛陽及晉中南地區(qū),，圍繞東盟和我國貿(mào)易“零關(guān)稅”的實(shí)施及大西南的建設(shè)，圍繞甘肅,、新疆化工原料配套基地,、大西北建設(shè)和西亞出口等區(qū)域?qū)ΣＡт搹?fù)合材料的需求日益上升，不久會(huì)在這些地區(qū)出現(xiàn)UPR 和玻纖的規(guī)模型企業(yè),。到2009 年底,，我國UPR 企業(yè)將超過160 家，有2/3 的企業(yè)是由過去鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)轉(zhuǎn)制為民營企業(yè)和私營企業(yè),。這部分企業(yè)中,，有的積極引進(jìn)技術(shù)人才和先進(jìn)裝備，使自身得到提高,，逐步樹立了品牌,。但絕大多數(shù)企業(yè)，缺少技術(shù),，舉步艱難,，有的還摻做“搗漿糊”。這些企業(yè),，面臨兩條出路,，一條是發(fā)展下游產(chǎn)品，還有一條是通過技術(shù)進(jìn)步，提升企業(yè),。這兩條路走不通,，只有讓市場淘汰你?？梢灶A(yù)計(jì),，UPR 行業(yè)在三、五,、八年這三個(gè)階段,，面臨不斷地整合和重組，樹脂的增長方式將由產(chǎn)量的增長轉(zhuǎn)變?yōu)槠放坪唾|(zhì)量的升級(jí),。

二,、低碳經(jīng)濟(jì)和玻璃鋼新興市場

“低碳經(jīng)濟(jì)”這個(gè)名詞最早見諸于2003 年英國能源白皮書《我們能源的未來；創(chuàng)造低碳經(jīng)濟(jì)》,。作為第一次工業(yè)革命的先驅(qū)和資源并不富裕的英國,，充分意識(shí)到能源安全和氣候變化的威脅。據(jù)有關(guān)資料報(bào)道,，現(xiàn)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(lián)合國政府間氣候變化專門委員會(huì)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(gè)氣候變化最前沿的三角洲將會(huì)全部或局部被海水淹沒,。先進(jìn)發(fā)達(dá)國家已把二氧化碳作為大氣污染物質(zhì)，相應(yīng)增收碳排放稅,。

低碳經(jīng)濟(jì),，十年來全球經(jīng)歷了三個(gè)發(fā)展期。1997 年12 月,，在日本京都召開的《聯(lián)合國氣候變化框架公約》締約方第三次會(huì)議通過了限制發(fā)達(dá)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(guī)定，到2010 年,，所有發(fā)達(dá)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(duì)中國等發(fā)展中國家沒有強(qiáng)制排放要求,，并獲得了170多個(gè)國家的批準(zhǔn),。

第二次會(huì)議是2007 年12 月15 日，《聯(lián)合國氣候變化框架公約》第十三次締約方大會(huì)在印度尼西亞巴厘島舉行，通過了“巴厘島路線圖”,。主要內(nèi)容包括：大幅度減少全球溫室氣體排放量,，未來的談判應(yīng)考慮為所有發(fā)達(dá)國家（包括美國）設(shè)定具體的溫室氣體減排目標(biāo)；發(fā)展中國家應(yīng)努力控制溫室氣體排放增長,，但不設(shè)定具體目標(biāo),；應(yīng)對(duì)全球變暖，發(fā)達(dá)國家有義務(wù)在技術(shù)開發(fā)和轉(zhuǎn)讓,、資金支持等方面,，向發(fā)展中國家提供幫助。 “巴厘島路線圖”首次將美國納入談判進(jìn)程之中,，要求所有發(fā)達(dá)國家都必須履行可測量,、可報(bào)告、可核實(shí)的溫室氣體排放責(zé)任,。另外,，“巴厘島路線圖”還強(qiáng)調(diào)必須重視適應(yīng)氣候變化的技術(shù)開發(fā)、轉(zhuǎn)讓和資金三大問題,。目標(biāo)上,，“巴厘島路線圖”提出了發(fā)達(dá)國家到2020 年，至少應(yīng)在1990 年基礎(chǔ)上減排25%至40%,。第三次會(huì)議是2009 年12 月7 日-18 日,，全球190 多個(gè)國家和地區(qū)代表達(dá)1.5 萬人，在丹麥歌本哈根召開了聯(lián)合國氣候變化大會(huì),。這次會(huì)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(huì)上的表達(dá)讓與會(huì)國看到了希望,。會(huì)議前中國已在去年11 月27 日正式對(duì)外公布控制溫室氣體排放的行動(dòng)目標(biāo),，決定到2020 年單位國內(nèi)生產(chǎn)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(huì)上承諾2020 年前實(shí)現(xiàn)溫室氣體排放量在2005 年的基礎(chǔ)上減少17%的臨時(shí)性目標(biāo)。哥本哈根會(huì)議上,，20 多個(gè)發(fā)達(dá)國家私下起草了一個(gè)減排指標(biāo)想獲得通過,，結(jié)果，遭到了來自發(fā)展中國家的反對(duì),；美國又以“船大掉頭難”在具體減排上還不能立法,。這次會(huì)議在具體減排指標(biāo)上各說各有理,，但最終形成共識(shí)，要加快環(huán)保技術(shù)的共享采用,，加快全球減碳,。

今天，我們來談低碳經(jīng)濟(jì),，就是以低能耗,、低污染、低排放為基礎(chǔ)的經(jīng)濟(jì)模式,，其實(shí)質(zhì)是能源利用效率和清潔能源使用問題,，核心是能源技術(shù)創(chuàng)新、制度創(chuàng)新和人類生存發(fā)展觀念的根本轉(zhuǎn)變,。低碳經(jīng)濟(jì)的主流理解是指盡可能降低溫室主體排放的經(jīng)濟(jì)體,。其主要體現(xiàn)在：工業(yè)方面，高效率的生產(chǎn)和能源利用,；能源結(jié)構(gòu)方面,，可再生能源生產(chǎn)將占據(jù)相當(dāng)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(jié)能材料以及節(jié)能建造方式,。歸根到底，逐步減少單位GDP 的碳排放量,?！暗吞冀?jīng)濟(jì)”不僅僅是一種新的理念，而是下一輪新經(jīng)濟(jì)的增長點(diǎn),。對(duì)于我國經(jīng)濟(jì)發(fā)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(chǎn)工藝,、生產(chǎn)工裝,、生產(chǎn)手段的技術(shù)升級(jí)和技術(shù)創(chuàng)新的 “低碳技術(shù)”，通過低碳技術(shù)的實(shí)施形成“低碳標(biāo)準(zhǔn)”,，達(dá)到低碳高增長,，低碳降成本。推進(jìn)低碳技術(shù)與玻璃鋼產(chǎn)業(yè)有著密切的聯(lián)系,。上世紀(jì)六十年代,，玻璃鋼產(chǎn)業(yè)以“代鋼、代木”的樸素觀念進(jìn)入市場，玻璃鋼的比強(qiáng)度高,，大量代替鋼材及金屬材料,；從節(jié)約資源出發(fā)，大量代替木材,。隨著玻璃鋼產(chǎn)業(yè)數(shù)十年的市場運(yùn)行,，衍生了許多優(yōu)異性能，突出在其可塑性,、可設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)性,，簡化了傳統(tǒng)的制造工藝,，降低成本，實(shí)現(xiàn)了材料和性能的優(yōu)化組合,；它的多功能性表現(xiàn)為優(yōu)良的電性能,、化學(xué)性能、耐老化性能,、耐疲勞性能,、耐水性能、耐燃燒性能等,?？梢钥吹剑磥懋a(chǎn)業(yè)推進(jìn)的低碳技術(shù)達(dá)到低碳經(jīng)濟(jì),，離不開玻璃鋼,；同時(shí)，也給玻璃鋼產(chǎn)業(yè)供了新的發(fā)展空間,。

從我們目前所熟悉的產(chǎn)業(yè),，車輛、造船,、水處理,、化工防腐、建筑節(jié)能等都將面臨全球低碳經(jīng)濟(jì)的制約,，玻璃鋼復(fù)合材料已經(jīng)成為和未來實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)低碳經(jīng)濟(jì)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(jī)及航天航空器,。青島羅美威奧新材料制品有限公司是國內(nèi)專業(yè)為高速列車車體配套輕型玻璃鋼內(nèi)外飾結(jié)構(gòu)件的制造企業(yè)。公司成立多年來,，積極采用國際先進(jìn)產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn),，優(yōu)選原材料，滿足車體減重的要求和標(biāo)準(zhǔn),，首批配件成功應(yīng)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(yīng)求。羅美威奧從低碳經(jīng)濟(jì)的觀念出發(fā),，通過低碳技術(shù)的實(shí)施,，達(dá)到了配件規(guī)定的低碳標(biāo)準(zhǔn)，成為國內(nèi)軌道交通中實(shí)現(xiàn)高速低排放最優(yōu)秀的配套企業(yè),。還被國際知名公司西門子認(rèn)證授予“最高級(jí)供應(yīng)商”的稱號(hào),。再如廣西桂林大宇客車公司與其玻璃鋼大包圍配套企業(yè)一起，一改過去“論斤買賣”玻璃鋼產(chǎn)品的現(xiàn)象,，共同開展以減重,、低碳為目標(biāo)的設(shè)計(jì)程序。交通領(lǐng)域里,，我國船艇極具開發(fā)前景,。鋼質(zhì)大船實(shí)現(xiàn)低碳排放，減輕自重已提到日程上,，若干年后,，達(dá)不到國際公約減排15%的要求，就進(jìn)不了公海,；我國玻璃鋼游艇市場,，通過碳排放設(shè)計(jì)規(guī)范，輕質(zhì)夾層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)將逐步取代單板設(shè)計(jì)的偏重結(jié)構(gòu),。游艇將變得更輕、跑得更快,、能耗更低,。水處理技術(shù)、水資源開發(fā)將是未來新興玻璃鋼產(chǎn)業(yè)的重要市場,，河北中意復(fù)合材料有限公司與北京理工大學(xué)聯(lián)合開發(fā)成功防海水浸蝕超大型玻璃鋼管纏繞研究及移動(dòng)式纏繞設(shè)備,。一些企業(yè)還關(guān)注海水淡化技術(shù)中玻璃鋼高壓管的開發(fā)應(yīng)用。

相比于發(fā)達(dá)國家,，我們玻璃鋼產(chǎn)業(yè)面向“低碳經(jīng)濟(jì)”的層面上明顯滯后,。隨著低碳經(jīng)濟(jì)的觀念不斷深入人心,，國內(nèi)產(chǎn)業(yè)將需重新解讀、重新認(rèn)識(shí),，加快推進(jìn)的必要性,。國內(nèi)傳統(tǒng)出口產(chǎn)品還在“高碳經(jīng)濟(jì)”上徘徊，很可能將遭遇新一輪的“碳關(guān)稅”的“綠色壁壘”,。對(duì)于玻璃鋼材料參與的各個(gè)產(chǎn)業(yè),，都要融入“低碳經(jīng)濟(jì)”、“低碳技術(shù)”,、“低碳標(biāo)準(zhǔn)”的觀念和措施,，真正使我們玻璃鋼材料成為各行各業(yè)配套的、性價(jià)比和強(qiáng)重比最優(yōu)的輕質(zhì)材料,、功能材料和結(jié)構(gòu),，讓低碳真正和“玻璃鋼經(jīng)濟(jì)”同步起來。

三,、我國風(fēng)電市場和兆瓦級(jí)玻璃鋼葉片

開發(fā)清潔能源,、發(fā)展風(fēng)力發(fā)電是全球?qū)崿F(xiàn)低碳經(jīng)濟(jì)的大事，我國風(fēng)能裝機(jī)總?cè)萘恳衍Q身世界第四,。發(fā)展兆瓦級(jí)風(fēng)力發(fā)電,，我國當(dāng)時(shí)缺少成套技術(shù)，國家果斷地組織企業(yè)引進(jìn)歐洲成熟的技術(shù),，使我國風(fēng)電行業(yè)成長極為迅猛,。我國風(fēng)電市場到底怎么樣？前景如何,？在這里我們剖析一些數(shù)字：

以上數(shù)據(jù)表明,，我國風(fēng)能資源非常豐富，已利用的并網(wǎng)風(fēng)電總裝機(jī)容量只占總資源的6‰,，占國家電力總裝機(jī)容量的1.8%,，與歐洲風(fēng)能利用發(fā)達(dá)國家丹麥、德國相比,，差距甚遠(yuǎn),。此外，從我國目前風(fēng)電并網(wǎng)看,，將近有五分之一的風(fēng)能設(shè)備未并網(wǎng)（2000-1613=387）,。另從有關(guān)方面獲悉，近幾年,，我國風(fēng)電產(chǎn)業(yè)已令人擔(dān)憂,，兆瓦級(jí)整機(jī)企業(yè)達(dá)到80 多家，兆瓦級(jí)葉片制造企業(yè)70 多家,，與先進(jìn)發(fā)達(dá)國家對(duì)比和國內(nèi)現(xiàn)狀,，顯然有點(diǎn)“魚目混珠”和“騎虎難下”,。不久，國家發(fā)改委文件指出,，風(fēng)力發(fā)電也面臨產(chǎn)能過剩,。緊接著國家又下文取消風(fēng)電設(shè)備國產(chǎn)化率70%的規(guī)定。風(fēng)電產(chǎn)能過剩和70%的國產(chǎn)化規(guī)定取消,，是國家對(duì)我國風(fēng)電行業(yè)及時(shí)注射了清醒劑,。目前，一方面是低水平的重復(fù)建設(shè),，另一方面是高效先進(jìn)裝備的中足,，國家政策出臺(tái)，使市場的自由選擇更透明,、更明朗,、對(duì)促進(jìn)我國風(fēng)電產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展具有現(xiàn)實(shí)意義和深遠(yuǎn)意義。

兆瓦級(jí)玻璃鋼葉片其占整個(gè)風(fēng)電設(shè)備成本的20%左右,。葉片的設(shè)計(jì),、選材和工藝是決定風(fēng)電裝置性能與功率的主要因素，以及風(fēng)力發(fā)電的單位成本,?？v觀全球葉片技術(shù)的發(fā)展趨勢，并兼顧風(fēng)機(jī)效能和降低成本兩因素,，葉片的制作正向大型化發(fā)展,。單機(jī)功率愈大，每KW 的發(fā)電成本就愈低,。因此全球風(fēng)電設(shè)備都在向兆瓦級(jí)大功率和長葉片方向開發(fā),。典型的丹麥LM 公司是全球風(fēng)力發(fā)電最大的集團(tuán)，具有28 年的生產(chǎn)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),，其葉片年產(chǎn)達(dá)1 萬片以上,，已在中國天津和秦皇皇島設(shè)廠。LM 公司也是全球唯一有In-House 測試能力的公司,，可針對(duì)其葉片進(jìn)行Full-Scale 的測試,，所有的新設(shè)計(jì)葉片均可通過20 年運(yùn)轉(zhuǎn)狀況的測試才能獲準(zhǔn)投產(chǎn)。這些測試項(xiàng)目包括靜態(tài),、動(dòng)態(tài),、雷擊測試等，其測試設(shè)備中的激光掃描儀,，更為葉片提供精確的幾何數(shù)據(jù)。LM 公司目前生產(chǎn)最長的葉片為61.5m,，是全球最長的葉片,，重量為17.7 噸,，材質(zhì)為環(huán)氧基玻纖增強(qiáng)復(fù)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(fēng)機(jī)上,。LM 公司葉片制造技術(shù)包括多功能機(jī)械手鋪設(shè)玻纖，以提高鋪設(shè)進(jìn)度25%,；在螺栓的支撐力上進(jìn)行創(chuàng)新,，可增加葉片20%的長度；采用RIM 法縮短樹脂滲透時(shí)間15-20%,；以FRP 模具取代鋼模,，實(shí)現(xiàn)低成本。據(jù)有關(guān)信息,，丹麥國家先進(jìn)技術(shù)基金會(huì)撥款0.6 億丹麥克朗用于LM 公司進(jìn)行創(chuàng)新型的新型葉片技術(shù)研究,，該研究項(xiàng)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(jìn)模具后，加熱模具,，塑料紗線融化,，將會(huì)使葉片的生產(chǎn)時(shí)間縮短一半。在葉片設(shè)計(jì)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(yù)彎型葉片。該葉片在葉尖部分向外彎曲,，使葉片在轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)下,，甚至處于強(qiáng)風(fēng)時(shí)還能與塔體保持一定距離，避免葉片撞擊塔架,。預(yù)彎型葉片因其許可彎曲量變大,，剛度相當(dāng)，從而材料用量減少,，重量減輕,，而獲取更多的風(fēng)能。據(jù)有關(guān)方面透露,，這種預(yù)彎型葉片與標(biāo)準(zhǔn)型葉片相比,，風(fēng)場在2.6m/秒風(fēng)速條件下即可起動(dòng)。據(jù)了解,，LM 公司與GE 公司合作的項(xiàng)目中對(duì)開發(fā)加長葉片增加電量進(jìn)行案例分析測定,，用40.3m 長的葉片替換了原有1.5MW 風(fēng)機(jī)上的37.5m 長的葉片，結(jié)果標(biāo)明發(fā)電量增加7%,，究其原因是其外圓掃風(fēng)面積比內(nèi)圓掃風(fēng)面積增加了14.8%,?？梢哉J(rèn)為，LM 的兆瓦級(jí)葉片的設(shè)計(jì),，制造技術(shù)是全球最先進(jìn),，最富競爭力的。

在國內(nèi),，中航惠騰靠不斷創(chuàng)新,，在風(fēng)電葉片行業(yè)領(lǐng)先一步，自主技術(shù),、自行研發(fā)UPR基FRP 葉片的企業(yè),。其600kw-750kw 葉片占國內(nèi)的90%以上，在開發(fā)37.5m 葉片上成功采用了高性能UPR,。公司歷年葉片裝機(jī)容量占全國近一半的比重,。該公司在尋求技術(shù)合作過程中，先后參與荷蘭,、德國,、英國等九家風(fēng)葉企業(yè)的技術(shù)交流與合作，專案確立了中國MW 級(jí)葉片在國內(nèi)技術(shù)的自主化能力,?；蒡v葉片技術(shù)主要特點(diǎn)包括結(jié)構(gòu)阻尼專利（降低振動(dòng)）、葉尖專有技術(shù)（提供氣動(dòng)性能降低噪音）,、鏡面模具技術(shù),、快速常溫固化技術(shù)、高精度平衡技術(shù),、高精度葉根定位技術(shù)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(dòng)風(fēng)速只需2.6m/秒,，發(fā)電風(fēng)速為3m/秒,。該公司目前開發(fā)了2MW葉片，并根據(jù)風(fēng)場要求,，開展新的葉片設(shè)計(jì)工作,。國內(nèi)企業(yè)形成大批量生產(chǎn)的還有中復(fù)聯(lián)眾、北京中材FRP 研究院,、上海FRP 院等,。圍繞風(fēng)電設(shè)備配套的玻璃鋼產(chǎn)品還有機(jī)倉罩和導(dǎo)流罩，國內(nèi)采用最先進(jìn)的抽真空和LRTM 工藝的有四家單位，山東德州地區(qū)的雙一,、華翼,、株丕特三家公司和江蘇的雅西路公司，產(chǎn)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(yè)提供了性能優(yōu)良的高強(qiáng)、低粘,、低放熱UPR,。

為降低發(fā)電成本，除葉片設(shè)計(jì)外,，材料和工藝成型日新月異,，通過材料和工藝的選擇達(dá)到輕量化和功能化，從而提高風(fēng)能的效能,。為了獲得葉片最好的性價(jià)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(qiáng)度和模量，成功應(yīng)用在兆瓦級(jí)葉片制造上,。最近,，OCV 公司又將S 玻璃纖維應(yīng)用在更大的葉片上。S 玻璃纖維模量達(dá)到 85.5Gpa,，比E 玻璃纖維高18%,，強(qiáng)度高出33%，從技術(shù)角度,，對(duì)于應(yīng)用高強(qiáng)度高斷裂應(yīng)變的S 玻璃纖維在風(fēng)力機(jī)葉片上更為先進(jìn),。最近，PPG 公司向全球風(fēng)能葉片行業(yè)推出了高性能的高強(qiáng),、抗疲勞玻璃纖維,。據(jù)介紹，開發(fā)的HYBON2026 與目前市場上用與制作葉片的玻纖產(chǎn)品相比,，拉伸強(qiáng)度高出20%,，抗疲勞強(qiáng)度也高出數(shù)倍以上。國內(nèi)有關(guān)企業(yè)在滿足兆瓦級(jí)葉片的材料上也開展了大量的研制開發(fā)工作,，重慶國際先后開發(fā)了ECT 和TM 高性能纖維,，其銷量占有國內(nèi)兆瓦級(jí)葉片用玻纖用量的1/3，2009 年還向西歐出口高性能纖維達(dá)2.5 萬噸,。此外,，泰安的GMG、巨石的E6 等高性能纖維也進(jìn)入了市場。葉片長度的不斷增加使得輕質(zhì),、高強(qiáng)的碳纖維在風(fēng)力發(fā)電上應(yīng)用不斷擴(kuò)大,，大絲束碳纖維價(jià)格的下降成為風(fēng)力機(jī)的首選結(jié)構(gòu)材料，同樣是34 米長的葉片,，采用GF/UP 質(zhì)量為5800公斤,，采用GF/EP 質(zhì)量為5200 公斤，采用CF/EP 質(zhì)量為3800 公斤,。因此,，葉片材料開發(fā)的趨勢是采用CF/EP，但同時(shí)也面臨價(jià)格的壓力,。國外正在從原材料,、工藝技術(shù)、質(zhì)量控制等各方面深入研究降低成本,。據(jù)有關(guān)方面信息了解,，為了增加葉片的剛度并防止葉尖預(yù)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(zhì)閉孔高強(qiáng)度泡沫是葉片材料中又一主要組成部分,，應(yīng)用于結(jié)構(gòu)。據(jù)瑞典DIAB 公司資料報(bào)導(dǎo)可用于60 米長的風(fēng)機(jī)葉片芯件,。采用這種芯材及導(dǎo)流技術(shù),，可減少50%的周期時(shí)間，降低30%的勞動(dòng)力成本,，與敞開型技術(shù)相比,，夾芯導(dǎo)流技術(shù)減少90%的苯乙烯散發(fā)，并使整個(gè)葉片達(dá)到輕質(zhì)高強(qiáng),。DIAB 公司在中國昆山廠推出的PVC 輪廓板根據(jù)產(chǎn)品“量體裁衣”直接用到了葉片制作上,，省時(shí)省料，降低成本,。目前生產(chǎn)葉片泡沫結(jié)構(gòu)的外資公司有Gurit天津公司,、加鋁上海公司等，國內(nèi)常州天晟公司與有關(guān)科研院所合作,，于去年開發(fā)成功結(jié)構(gòu)泡沫,。

隨著海上風(fēng)電的開發(fā)，對(duì)葉片的性能要求更高,，輕質(zhì),、高強(qiáng)、高彈,、耐疲勞將推進(jìn)新材料的不斷產(chǎn)生,。拜爾公司不久前推出商業(yè)化牌號(hào)Baytube 碳納米管用于環(huán)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(zhì)量減輕20-30%,，強(qiáng)度增大30%,。在葉片成型工藝上出現(xiàn)了新的動(dòng)向，中復(fù)聯(lián)眾公司已實(shí)踐完成了預(yù)浸料成型工藝后,，葉片制造由濕法成型改變?yōu)楦煞訜岢尚?；德國西門子公司在葉片成型工藝上獨(dú)創(chuàng)了整體成型。這些新技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)一步提高了產(chǎn)品的尺寸穩(wěn)定性,，還縮短了制程時(shí)間。

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