3 國外的碳纖維發(fā)展?fàn)顩r
日本是PAN基碳纖維的發(fā)源地，是碳纖維生產(chǎn)和應(yīng)用大國。在20世紀(jì)60年代初，伴隨著碳纖維問世的同時(shí)， 日本的碳素公司就實(shí)現(xiàn)了通用型PAN基碳纖維的工業(yè)化生產(chǎn)。因?yàn)槠淦鸩捷^早，加上研究的又較深人，因此碳纖維的技術(shù)一直遙遙領(lǐng)先。在20世紀(jì)90年代初期開始對超高強(qiáng)度碳纖維、中空碳纖維、氣相生長線型和卷繞纖維及一種用于電池中的高電導(dǎo)碳纖維等新型碳纖維進(jìn)行研究。現(xiàn)已制得強(qiáng)度達(dá)3820MPa，彈性模量230GPa的超高強(qiáng)度碳纖維；尺寸為l～3nm，直徑3～12nm的中空碳纖維，并已實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)；由東麗公司生產(chǎn)制得的碳纖維織物，其單位質(zhì)量為l12g／m2， 在碳化工序中，經(jīng)向和緯向的收縮率都為16％，即具有良好尺寸穩(wěn)定性可用于生產(chǎn)高電導(dǎo)率織物的碳纖維；東邦公司制成了低微毛碳纖維短絲網(wǎng)及其PAN基(非織造布)原絲和制備，該原絲滿足氧鍵含量10％～17％，纖維長度25～65mm，厚度0.2～4.0mm，織物的單位質(zhì)量為50～420g／m2，磷含量3×10-7-2.5×10-6，微毛≤1.0mg／g，采用滲碳XRD測定結(jié)晶尺寸為1.3～3.5mm。該碳纖維網(wǎng)一般用于隔熱體、隔地和絕緣體上。
日本的碳纖維發(fā)展一直處在世界的前沿，不僅在物理、化學(xué)性能方面有所突破，它們的聚丙烯腈基碳纖維的產(chǎn)量位居世界第一，其相關(guān)產(chǎn)品幾乎壟斷了世界市場。日本碳纖維工業(yè)發(fā)展之所以引人注目，不僅表現(xiàn)在碳纖維產(chǎn)業(yè)的發(fā)展方面，而且也表現(xiàn)在有許多出版物、專利和碳纖維新產(chǎn)品不斷問世等方面。另一方面，日本的東麗、東邦、三菱等公司的激烈競爭也促進(jìn)了日本碳纖維的進(jìn)一步發(fā)展。
有關(guān)碳纖維的專利除了日本最多外，其次就是英國，可見英國的聚丙烯腈基碳纖維的發(fā)展也是很快的。如克萊門森大學(xué)和弗吉尼亞聚合工藝研究所組成的合資公司研究出了一種低成本制造碳纖維原絲的方法，即用紫外固化制得低成本聚丙烯腈原絲(此法可以不使用溶劑，且適用于碳纖維制造。在聚丙烯纖維中添加光交聯(lián)組分，可減少紫外固化的時(shí)間)。此外用一種多壁(multi-wal1)碳納米管／聚丙烯腈(MWNT／PAN)的納米復(fù)合材料，經(jīng)靜電紡絲成纖維，纖維在200。C的空氣中氧化，在1400。C碳化，制得靜電紡絲聚丙烯腈和多壁碳納米管復(fù)合材料制得的新一代碳纖維。
美國在聚丙烯腈基碳纖維的性能研究較多，注重其實(shí)用性，如碳纖維經(jīng)DMF液處理后，其抗張強(qiáng)度有所提高，削弱了纖維的直徑，降低了表面缺陷，極大地?cái)U(kuò)大了其應(yīng)用領(lǐng)域。聚丙烯腈三元共聚物經(jīng)紡絲生成的前驅(qū)體通過紫外照射，易于碳化且穩(wěn)定，大大降低了聚丙烯腈基碳纖維的生成成本，很有進(jìn)一步推廣的價(jià)值。
其它各國如韓國、法國、印度、澳大利亞等國也在不斷地進(jìn)行聚丙烯腈基碳纖維的研究，無論是為了國防等尖端技術(shù)還是為了民用，都是極具開發(fā)價(jià)值的，其市場也是可觀的。