탄소섬유란 무엇입니까?
탄소섬유
이름에서 알 수 있듯이 탄소 재질 고유의 고유 특성과 섬유 섬유의 부드러움과 가공성을 모두 갖추고 있어 차세대 강화 섬유입니다. 영률은 전통적인 유리 섬유 (GF) 에 비해 3 배 이상 증가했습니다. 케블라 섬유 (KF-49) 에 비해 KF-49 보다 두 배 정도 높은 영률을 가지고 있을 뿐만 아니라 유기용제, 산, 염기에서 불용성, 불팽창, 내식성이 뛰어나다. 일부 학자들은 PAN 기반 CF 를 강한 알칼리 NaOH 용액 198 1 에 담갔다. 20 년이 넘었는데도 섬유 형태를 유지하고 있다.
탄소섬유는 역학 성능이 우수한 신소재로, 그 비중은 강철의 1/4 보다 작다. 탄소섬유 수지 복합 재질의 인장 강도는 일반적으로 3500Mpa 이상으로 강철의 7~9 배, 인장 탄성 계수는 23000~43000Mpa 이며 강보다 높습니다. 따라서 CFRP 의 비강도, 즉 재질 강도와 밀도의 비율은 2000Mpa/(g/cm3) 이상에 이를 수 있지만 A3 강의 비강도는 약 59Mpa/(g/cm3) 에 불과하며, 그 비계수도 강보다 높다. 재질의 강도가 높을수록 구성요소의 무게가 작아지고, 계수가 높을수록 구성요소의 강성이 커집니다. 이런 의미에서 탄소 섬유가 공사에서 광범위하게 응용될 전망을 예측했다. 고분자 복합 재료, 금속 매트릭스 복합 재료, 세라믹 매트릭스 복합 재료와 같은 많은 신흥 복합 재료의 뛰어난 성능을 살펴보면, 많은 사람들은 인간이 철강 시대부터 복합 재료가 널리 사용되는 시대로 접어들기를 기대하고 있습니다.
탄소섬유는 탄소량이 90% 를 넘는 무기 중합체 섬유이다. 탄소 함량이 99% 이상인 흑연 섬유를 흑연 섬유라고 합니다. 탄소 섬유는 축 방향 강도와 계수가 높고, 크리프가 없고, 피로 저항이 좋으며, 비열과 열전도도는 비금속과 금속 사이에 있으며, 열팽창 계수가 작고, 내식성이 좋으며, 섬유 밀도가 낮고, X-레이 투과성이 좋습니다. 그러나 내충격성이 좋지 않아 쉽게 손상될 수 있다. 강산의 작용으로 산화되고, 금속과 결합하면 금속 탄화, 침탄, 전기화학 부식이 발생할 수 있다. 따라서 탄소 섬유는 사용하기 전에 표면 처리를 해야 한다.
탄소섬유는 폴리아크릴로니트릴 섬유, 아스팔트 섬유, 비스코스 필라멘트 또는 페놀섬유 탄화로 만들 수 있습니다. 상태에 따라 필라멘트, 스테이플 섬유, 스테이플 섬유로 구분됩니다. 기계적 성질에 따라 일반형과 고성능형으로 나눌 수 있다. 일반 탄소 섬유의 강도는 1000 MPa 이고 계수는 약 100GPa 입니다. 고성능 탄소섬유는 고강도 (강도 2000MPa, 계수 250GPa) 와 고모듈형 (계수 300GPa 이상) 으로 나눌 수 있습니다. 강도가 4000MPa 를 초과하는 것을 초고강도 유형이라고도 합니다. 계수가 450GPa 보다 큰 것을 편경사 모형이라고 합니다. 항공 우주 공업이 발전함에 따라 강도가 높고 연신율이 높은 탄소섬유가 출현하여 연신율이 2% 보다 크다. 가장 많이 사용되는 것은 폴리 아크릴로 니트릴 계 탄소 섬유입니다.
탄소섬유는 직물, 펠트, 좌석, 벨트, 종이 등의 재료로 가공할 수 있다. 탄소섬유는 단열재로 사용되는 것 외에 일반적으로 단독으로 사용되지 않으며 수지, 금속, 세라믹, 콘크리트 등의 재료에 보강재로 추가되어 복합재료를 형성하는 경우가 많다. 탄소 섬유 강화 복합 재료는 항공기 구조 재료, 전자파 차폐 재료, 인공 인대 등의 기체 대체 재료로 사용하거나 로켓 케이스, 모터보트, 산업용 로봇, 자동차 판 스프링 및 전동축을 만드는 데도 사용할 수 있습니다.
탄소섬유는 군민 겸용의 신소재로 기술 밀집, 정치적으로 민감한 핵심 재료이다. 과거 미국을 비롯한 COCOM 은 당시 사회주의 국가에 대해 금수 조치와 봉쇄 정책을 시행했다. 1994 년 3 월 COCOM 이 해체됐지만 금수 조치와 봉쇄의 그림자는 여전히 상공을 뒤덮고 있다. 고급 탄소섬유 기술, 특히 고성능 폴리아크릴로니트릴 원사 기술은 도입할 수 없다. 중국이 세계무역기구에 가입해도 상황은 크게 변하지 않을 것이다. 그래서 중국인들은 스스로 탄소섬유 산업을 계속 발전시키는 것 외에는 선택의 여지가 없다. 이에 따라 외국, 특히 일본 한국 등 탄소섬유 생산 기술이 앞선 국가들은 우리나라 탄소섬유 재료 및 제품 수출에 대해 매우 신중한 태도를 유지해 왔다. 소수의 중국 기업만이 그들과 협력 관계를 맺고 그들의 상품의 수입 경로를 가질 수 있다.
현재, 세계 탄소섬유 생산량은 이미 4 만여톤/년에 이르렀다. 세계 3 대 회사인 동리, 동방 레이온, 미쓰비시 레이온, 그리고 미국의 HEXCEL, ZOLTEK, ALDILA 3 개 회사, 독일의 SGL Sigri 그룹, 한국의 광태공업, 중국 대만성의 대만 플라스틱 그룹은 모두 탄소섬유 생산의 핵심 기술을 장악해 대규모로 생산했다. 현재 중국 대륙에는 아직 연간 생산량 100t 의 대형 탄소섬유 공장이 없어 대부분 여전히 시험 확대 단계에 있다. 흥미롭게도, 중국 대만성의 대만 플라스틱 그룹은 1980 년대 중반에 미국 Hitco 에서 100 톤 탄소섬유 생산 라인을 도입했습니다. 소화 흡수 일치를 거쳐 플라스틱 생산량이 빠르게 증가하지만 탄소섬유의 품질 향상은 눈에 띄지 않는다.
우리나라의 탄소섬유에 대한 연구는 1960 년대에 시작되었고, 고강도 탄소섬유에 대한 연구는 80 년대에 시작되었다. 여러 해 동안 진전은 느리지만, 약간의 성과를 거두었다. 20 세기 이래로 발전이 신속하다. 안후이만화탄소섬유회사는 먼저 500 톤/연원사와 200 톤/연폴리 아크릴로니트릴 탄소섬유 (동리탄소섬유 T300 수준만) 를 도입하여 우리나라 탄소섬유 공업을 산업화에 진입시켰다. 이후 일부 제조업체들도 탄소섬유 생산 대열에 합류했다. 불완전 통계에 따르면 현재 국내에는 생산 규모 (5-800 톤/년) 가 다른 폴리아크릴로니트릴 기반 탄소섬유 생산업체 12 곳, 총 생산능력 13 10 톤/년 그러나 일부 기업들은 전구체가 없어 실제 국내 탄소섬유 총생산량이 연간 40 톤 미만이어서 제품 품질이 불안정하여 대부분 T300 등급에 미치지 못하고 있다. 다행히도, 2000 년부터 우리나라의 탄소섬유는 이미 기술의 다양화로 발전하여 기존의 질산원사 제조 기술을 포기하고, 이메틸을 용제로 사용하는 1 단계 습법 방사 기술을 채택하고 있다. 현재 국내 소수의 자주기술이 개발한 T300, T700 탄소섬유 제품은 이미 국제 동종 제품 수준에 이르렀다.
최근 몇 년 동안 우리나라의 탄소 섬유 수요가 계속 증가함에 따라, 탄소 섬유는 국가 화학섬유 산업이 중점적으로 지원하는 신제품으로 등재되어 우리나라의 신소재 산업 연구 개발의 핫스팟이 되었다. 불완전 통계에 따르면 현재 전국적으로 탄소 섬유 생산업체 1 1 집, 원사 총 생산능력 7 100 톤/년, 탄소 섬유 총 생산능력 1560
우리나라의 탄소섬유 생산 발전은 느리지만 소비가 꾸준히 증가하여 시장 수요가 왕성하다. 주요 용도는 운동기재, 일반공업, 항공우주 등이다. 이 가운데 스포츠 레저 제품 사용량이 가장 많아 소비의 약 80 ~ 90% 를 차지한다. 우리나라의 탄소섬유 수요는 이미 3000 톤/년을 초과했고, 20 10 년은 5000 톤/년을 넘을 것이다. 주요 응용 분야는 성숙한 시장에는 항공 우주 및 국방 분야 (항공기, 로켓, 미사일, 위성, 레이더 등) 가 포함됩니다. ) 및 스포츠 레저 제품 (골프채, 어구, 테니스 라켓, 배드민턴 라켓, 화살, 자전거, 보트 등. ); 신흥 시장에는 강화 플라스틱, 압력 용기, 건물 보강, 풍력 발전, 마찰재, 시추 플랫폼 등이 포함됩니다. 개발해야 할 시장에는 자동차, 의료기기, 새로운 에너지가 포함됩니다.
우리나라 탄소섬유 복합 재료의 발전은 1970 년대 중반에 시작되었다. 거의 40 년의 발전을 거쳐 큰 발전을 이루었고 선도적인 우주제품 (미사일, 화살, 위성, 함선) 에 광범위하게 적용되었다. 최근 몇 년 동안 우리나라 스포츠 레저 용품, 압력 용기 등 분야에서 탄소섬유에 대한 수요가 급속히 증가했다. 항공 우주 기술의 급속한 발전에는 고성능 탄소섬유와 그 복합 재료가 절실히 필요하며 시장 수요는 더욱 왕성하다.
국내 시장의 탄소 섬유 증가에 대한 수요를 충족시키기 위해서는 중국 탄소섬유 공업의 국산화와 규모화를 가능한 한 빨리 실현해야 한다. 따라서 기술 혁신을 가속화하고 핵심 기술을 습득해야 한다. 원사 기술의 발전을 가속화하고 고순도 원사를 개발하다. 응용 연구와 시장 개발을 강화하여 응용 분야를 더욱 확대하다. 탄소섬유는 중국에서 밝은 전망을 가지고 있지만 폴리에스테르 등 화학섬유의 경험과 교훈을 총결하여 맹목적인 발전을 피하고 건강한 발전을 이루어야 한다.
대형 항공기의 제조와 항공 우주 산업의 발전을 위해 우리 나라도 가능한 한 빨리 고강도 중모 탄소섬유의 산업화를 실현해야 한다. 그러나 고성능 탄소섬유는 항공 우주 등 첨단 기술 발전에 없어서는 안 될 재료이기 때문에 미국을 비롯한 파리 조정위원회의 방해를 오랫동안 받고 있다. 바통은 1994 년 3 월에 해체되었지만 금수 조치의 그림자는 여전하다. 대중금수 조치를 해제해도 처음엔 통용탄소섬유일 뿐 고성능 탄소섬유 기술과 설비는 팔지 않는다. 그러므로 고성능 탄소섬유의 발전은 반드시 우리 자신에게 의지해야 한다. 중국 화학섬유 산업' 11'? 6? "1 5 년" 개발 계획에서 "수량 증가에서 하이테크 섬유 개발에 이르기까지", 특히 국가 산업 안보와 관련된 하이테크 섬유 소재를 최우선 과제로 내세워 탄소섬유를 국가 최초로 단기간에 돌파해야 하는 하이테크 섬유 품종으로 꼽아 우리나라 탄소섬유의 발전을 위한 조건을 만들었다. 우리는 이 기회를 포착하고, 혁신을 위해 노력하고, 점점 늘어나는 수요를 충족시키기 위해 자주적 지적 재산권을 가진 탄소섬유를 개발해야 한다. 국가' 863 계획' 과 관련 부처는 우리나라 탄소섬유 산업의 발전과 산업화의 행보를 주시하고 큰 지지를 주었다. 많은 재료 전문가들도 착실하게 많은 일을 했다. 115' 기간 동안 중국은 관련' 973 계획' 을 시작했다. 115' 는 중국 탄소섬유 공업산업화의 황금기가 될 것이라고 믿는다.