环氧树脂韧性不足 国产碳纤维缺股劲儿
秦道化工网消息：“碳纤维产业链核心环节很多，包括上游原丝生产、中游碳化环节、下游复合材料及其应用，经过十多年的研发和突破，目前我国碳纤维的‘卡脖子’问题主要在下游应用环节，即复合材料和制品方面。”中国化学纤维工业协会副会长贺燕丽说。
碳纤维是一种含碳量在95%以上的高强度新型纤维材料，之所以其质量能比金属铝轻，但强度却高于钢铁，还能耐高温、耐腐蚀、耐疲劳、抗蠕变等特性，其中一个关键的复合辅材就是环氧树脂。环氧树脂具有优良的物理机械和电绝缘性能，附着力强，能将碳纤维粘接在一起。但目前国内生产的高端碳纤维，所使用的环氧树脂全部都是进口的。
脆弱的环氧树脂改性之难
碳纤维按照力学性能可分为高强型、超高强型、高模量型和超高模量型。在日本东丽公司产品代号中，T指横截面面积为1平方厘米单位数量的该类碳纤维可承受的拉力吨数，即T数越高，碳纤维质量越好；模量指受外拉力或压力后恢复原形的拉伸模量。目前，我国已能生产T800等较高端的碳纤维了，但日本东丽掌握这一技术的时间是上世纪90年代。
中国复合材料集团有限公司董事长张定金说，相比于碳纤维，我国高端环氧树脂产业落后于国际的情况更为严重。特别是应用在飞机、航空航天等领域的高端碳纤维中。
分子结构中含有环氧基团的高分子化合物统称为环氧树脂，除碳纤维外，还广泛应用于机械、电子、家电和土建工程等领域。高端环氧树脂依赖进口一方面与我国化学工业基础薄弱有关，另一方面与环氧树脂本身特性有关。一个分子链上有两个以上的多官能团分子，可以交联反应而形成不溶、不熔具有三向网状结构的高聚物。而航空结构件的使用环境极为严苛，碳纤维复合材料必须能长期耐得住上百摄氏度的高温和零下几十摄氏度的低温；同时，在湿热条件下玻璃化转变温度、弹性模量及压缩强度不能显著下降，这就需要更高官能度、环氧值而且黏度合适的相关产品。
分子中能参与反应的官能团数被称作官能度，有业内人士表示，不是官能度越高越好。能度太高，复合材料会过于坚硬无韧性。因此，必须具体到在不同使用条件下，考虑强度、模量、韧性、高低温、疲劳等，从配方体系、分子结构去分析，这是一个非常复杂的系统工作，而且科技含量高、研究难度大。
环氧树脂的耐候性与玻璃化转变温度有直接关系，复合材料在航空领域应用时，普遍要求环氧树脂玻璃化转变温度不能低于180℃，而目前国产树脂领域绝大多数企业还不具备相关技术。
缺智能自动化设备
对连续碳纤维增强复合材料使用性能构成最大威胁的是复合材料的低速冲击分层损伤，这也是高性能复合材料能否在飞机结构中推广应用的核心。造成复合材料对冲击分层损伤敏感的主要原因之一是环氧树脂本身韧性不足。
为满足要求，增韧后的复合材料冲击后压缩强度（CAI值）至少需达到200—300兆帕水平。目前，国际上通行的树脂增韧方法包括原位粒子增韧或离位插层增韧。“各分子间组合关系非常复杂，要最终达到刚韧兼顾，没有长期的研究基础和多年实验自然很难研制成功。”树脂协会环氧分会秘书长孔振武说。
“环氧树脂的改性还与智能自动化设备息息相关。”东华大学材料科学与工程学院教授余木火表示，我国碳纤维生产时间短，缺乏低成本的成套自动化生产设备，导致生产效率低、产品稳定性不足等问题。
“还需要对这样的智能化设备加大研发和生产力度。”贺燕丽说。
应用牵引不足进步慢
环氧树脂情况特殊，“不同用途，其结构和性能等都不同。”孔振武说，我国碳纤维材料生产与应用相互脱节，应用对之牵引不足，没有反馈修正，环氧树脂等技术进步自然也就慢了。
目前，高端碳纤维用得最多的是在飞机上，如在波音B787机型上，使用东丽公司生产的碳纤维复合材料已占总材料用量的50%。2016年，东丽公司的碳纤维产量约为4万吨；而我国碳纤维企业30多家，总产能2万吨左右，实际产量约7000吨。
东丽碳纤维大量使用在波音上绝非是一朝一夕之功。从上世纪80年代开始，东丽公司就和波音进行全方位合作，东丽人甚至是住到了波音公司里，根据波音要求来设计、生产碳纤维。直到2011年—2012年，使用碳纤维的飞机才开始试飞，磨合时间长达近30年，并根据波音的使用要求和反馈，不断纠错、修正产品。
此外，在一个行业中一旦形成领先效应，超越就很难。目前波音飞机、美国F-22和F-35战斗机上使用的碳纤维环氧树脂都来自美国亨斯曼公司。余木火说，亨斯曼的产品早已通过了材料和工艺认证，如果要使用其他企业生产的环氧树脂，还需要一个漫长、繁复的论证过程，碳纤维生产企业自然愿意使用亨斯曼的。这也不利于国内高端环氧树脂产品迎头赶上。
来源：科技日报
秦道化工网消息：“碳纤维产业链核心环节很多，包括上游原丝生产、中游碳化环节、下游复合材料及其应用，经过十多年的研发和突破，目前我国碳纤维的‘卡脖子’问题主要在下游应用环节，即复合材料和制品方面。”中国化学纤维工业协会副会长贺燕丽说。
碳纤维是一种含碳量在95%以上的高强度新型纤维材料，之所以其质量能比金属铝轻，但强度却高于钢铁，还能耐高温、耐腐蚀、耐疲劳、抗蠕变等特性，其中一个关键的复合辅材就是环氧树脂。环氧树脂具有优良的物理机械和电绝缘性能，附着力强，能将碳纤维粘接在一起。但目前国内生产的高端碳纤维，所使用的环氧树脂全部都是进口的。
脆弱的环氧树脂改性之难
碳纤维按照力学性能可分为高强型、超高强型、高模量型和超高模量型。在日本东丽公司产品代号中，T指横截面面积为1平方厘米单位数量的该类碳纤维可承受的拉力吨数，即T数越高，碳纤维质量越好；模量指受外拉力或压力后恢复原形的拉伸模量。目前，我国已能生产T800等较高端的碳纤维了，但日本东丽掌握这一技术的时间是上世纪90年代。
中国复合材料集团有限公司董事长张定金说，相比于碳纤维，我国高端环氧树脂产业落后于国际的情况更为严重。特别是应用在飞机、航空航天等领域的高端碳纤维中。
分子结构中含有环氧基团的高分子化合物统称为环氧树脂，除碳纤维外，还广泛应用于机械、电子、家电和土建工程等领域。高端环氧树脂依赖进口一方面与我国化学工业基础薄弱有关，另一方面与环氧树脂本身特性有关。一个分子链上有两个以上的多官能团分子，可以交联反应而形成不溶、不熔具有三向网状结构的高聚物。而航空结构件的使用环境极为严苛，碳纤维复合材料必须能长期耐得住上百摄氏度的高温和零下几十摄氏度的低温；同时，在湿热条件下玻璃化转变温度、弹性模量及压缩强度不能显著下降，这就需要更高官能度、环氧值而且黏度合适的相关产品。
分子中能参与反应的官能团数被称作官能度，有业内人士表示，不是官能度越高越好。能度太高，复合材料会过于坚硬无韧性。因此，必须具体到在不同使用条件下，考虑强度、模量、韧性、高低温、疲劳等，从配方体系、分子结构去分析，这是一个非常复杂的系统工作，而且科技含量高、研究难度大。
环氧树脂的耐候性与玻璃化转变温度有直接关系，复合材料在航空领域应用时，普遍要求环氧树脂玻璃化转变温度不能低于180℃，而目前国产树脂领域绝大多数企业还不具备相关技术。
缺智能自动化设备
对连续碳纤维增强复合材料使用性能构成最大威胁的是复合材料的低速冲击分层损伤，这也是高性能复合材料能否在飞机结构中推广应用的核心。造成复合材料对冲击分层损伤敏感的主要原因之一是环氧树脂本身韧性不足。
为满足要求，增韧后的复合材料冲击后压缩强度（CAI值）至少需达到200—300兆帕水平。目前，国际上通行的树脂增韧方法包括原位粒子增韧或离位插层增韧。“各分子间组合关系非常复杂，要最终达到刚韧兼顾，没有长期的研究基础和多年实验自然很难研制成功。”树脂协会环氧分会秘书长孔振武说。
“环氧树脂的改性还与智能自动化设备息息相关。”东华大学材料科学与工程学院教授余木火表示，我国碳纤维生产时间短，缺乏低成本的成套自动化生产设备，导致生产效率低、产品稳定性不足等问题。
“还需要对这样的智能化设备加大研发和生产力度。”贺燕丽说。
应用牵引不足进步慢
环氧树脂情况特殊，“不同用途，其结构和性能等都不同。”孔振武说，我国碳纤维材料生产与应用相互脱节，应用对之牵引不足，没有反馈修正，环氧树脂等技术进步自然也就慢了。
目前，高端碳纤维用得最多的是在飞机上，如在波音B787机型上，使用东丽公司生产的碳纤维复合材料已占总材料用量的50%。2016年，东丽公司的碳纤维产量约为4万吨；而我国碳纤维企业30多家，总产能2万吨左右，实际产量约7000吨。
东丽碳纤维大量使用在波音上绝非是一朝一夕之功。从上世纪80年代开始，东丽公司就和波音进行全方位合作，东丽人甚至是住到了波音公司里，根据波音要求来设计、生产碳纤维。直到2011年—2012年，使用碳纤维的飞机才开始试飞，磨合时间长达近30年，并根据波音的使用要求和反馈，不断纠错、修正产品。
此外，在一个行业中一旦形成领先效应，超越就很难。目前波音飞机、美国F-22和F-35战斗机上使用的碳纤维环氧树脂都来自美国亨斯曼公司。余木火说，亨斯曼的产品早已通过了材料和工艺认证，如果要使用其他企业生产的环氧树脂，还需要一个漫长、繁复的论证过程，碳纤维生产企业自然愿意使用亨斯曼的。这也不利于国内高端环氧树脂产品迎头赶上。
来源：科技日报
201708050715
古训
谚语第三缉
◆人有志，竹有节。
◆人有恒心万事成，人无恒心万事崩。
◆人不在大小，马不在高低。人往高处走，水往低处流。
◆人往大处看，鸟往高处飞。
◆人争气，火争焰，佛争一炷香。
◆人老心不老，身穷志不穷。
◆人要心强，树要皮硬。
◆人凭志气，虎凭威势。
◆人怕没志，树怕没皮。
◆人起心发，树起根发。
◆三百六十行，行行出状元。
◆山高有攀头，路远有奔头。
◆山高流水长，志大精神旺。
◆小人记仇，君子长志。
◆不怕路长，只怕志短。
◆不怕百事不利，就怕灰心丧气。
◆不怕山高，就怕脚软。
◆不怕学不成，就怕心不诚。
◆不怕学问浅，就怕志气短。
◆不担三分险，难练一身胆。
◆不磨不炼，不成好汉。
◆木尺虽短，能量千丈。
◆天下无难事，只怕有心人。
◆天无一月雨，人无一世穷。
◆天不生无用之人，地不长无名之草。
◆无志山压头，有志人搬山。
◆见强不怕，遇弱不欺。
◆月缺不改光，箭折不改钢。
◆水深难见底，虎死不倒威。
◆水往下流，人争上游。
◆只要自己上进，不怕人家看轻。
◆只有上不去的天，没有过不去的山。
◆只怕不勤，不怕不精；只怕无恒，不怕无成。
◆只给君子看门，不给小人当家。
◆鸟贵有翼，人贵有志。
◆鸟往明处飞，人往高处去。
◆生人不生胆，力大也枉然。
◆宁可身冷，不可心冷；宁可人穷，不可志穷。
◆宁可身骨苦，不叫面皮羞。
◆宁做蚂蚁腿，不学麻雀嘴。
◆宁做穷人脚下土，不做财主席上珍。
◆宁愿折断骨头，不愿低头受辱。
◆宁给好汉拉马，不给懒汉作爷。
◆宁给穷人一斗，不给富人一口。
◆宁吃开眉粥，不吃皱眉饭。
◆宁肯给君子提鞋，不肯和小人同财。
◆宁打金钟一下，不打破鼓千声。
◆宁叫钱吃亏，不叫人吃亏。
◆宁死不背理，宁贫不堕志。
◆有志不在年高，无志空长百岁。
◆有上不去的天，没过不去的关。
◆有山必有路，有水必有渡。
◆百日连阴雨，总有一朝晴。
◆吃过的馍馍不香，嚼过的甘蔗不甜。
◆好汉凭志强，好马凭胆壮。
◆好汉不吃闷头亏，好鸟不钻刺笆林。
◆好汉做事干到底，好马登程跑到头。
◆好男不争财和产，好女不争嫁时衣。
◆好鼓一打就响，好灯一拔就亮。
◆志高品高，志下品下。
◆走路不怕上高山，撑船不怕过险滩。
◆男人无志，钝铁无钢，女人无志，乱草无秧。
◆秀才饿死不卖书，壮士穷途不卖剑。
◆谷要自长，人要自强。
◆没有锯不倒的树，没有敲不响的钟。
◆穷莫失志，富莫癫狂。
◆穷人不攀高亲，落雨不爬高墩。
◆君子报仇，十年不晚。
◆君子报仇三年，小人报仇眼前。
◆虎不怕山高，鱼不怕水深。
◆虎瘦雄心在，人穷志不短。
◆树老根子深，人老骨头硬。
◆树怕烂根，人怕无志。
◆草若无心不发芽，人若无心不发达。
◆胆大骑龙骑虎，胆小骑猫骑兔。
◆胆大走遍天下，胆小寸步难行。
◆秤砣虽小，能压千斤。
◆留得青山在，不怕没柴烧。
◆浪再高，也在船底；山再高，也在脚底。
◆菜无心必死，人无心必亡。
◆菜能吃，糠能吃，气不能吃；吃能让，穿能让，理不能让。
◆猛虎不处劣势，雄鹰不立垂枝。
◆绳锯木断，水滴石穿。
◆愁人苦夜长，志士惜日短。
◆愿为众人死，不为一人亡。
◆撒网要撒迎头网，开船要开顶风船。
古训
谚语第三缉
◆人有志，竹有节。
◆人有恒心万事成，人无恒心万事崩。
◆人不在大小，马不在高低。人往高处走，水往低处流。
◆人往大处看，鸟往高处飞。
◆人争气，火争焰，佛争一炷香。
◆人老心不老，身穷志不穷。
◆人要心强，树要皮硬。
◆人凭志气，虎凭威势。
◆人怕没志，树怕没皮。
◆人起心发，树起根发。
◆三百六十行，行行出状元。
◆山高有攀头，路远有奔头。
◆山高流水长，志大精神旺。
◆小人记仇，君子长志。
◆不怕路长，只怕志短。
◆不怕百事不利，就怕灰心丧气。
◆不怕山高，就怕脚软。
◆不怕学不成，就怕心不诚。
◆不怕学问浅，就怕志气短。
◆不担三分险，难练一身胆。
◆不磨不炼，不成好汉。
◆木尺虽短，能量千丈。
◆天下无难事，只怕有心人。
◆天无一月雨，人无一世穷。
◆天不生无用之人，地不长无名之草。
◆无志山压头，有志人搬山。
◆见强不怕，遇弱不欺。
◆月缺不改光，箭折不改钢。
◆水深难见底，虎死不倒威。
◆水往下流，人争上游。
◆只要自己上进，不怕人家看轻。
◆只有上不去的天，没有过不去的山。
◆只怕不勤，不怕不精；只怕无恒，不怕无成。
◆只给君子看门，不给小人当家。
◆鸟贵有翼，人贵有志。
◆鸟往明处飞，人往高处去。
◆生人不生胆，力大也枉然。
◆宁可身冷，不可心冷；宁可人穷，不可志穷。
◆宁可身骨苦，不叫面皮羞。
◆宁做蚂蚁腿，不学麻雀嘴。
◆宁做穷人脚下土，不做财主席上珍。
◆宁愿折断骨头，不愿低头受辱。
◆宁给好汉拉马，不给懒汉作爷。
◆宁给穷人一斗，不给富人一口。
◆宁吃开眉粥，不吃皱眉饭。
◆宁肯给君子提鞋，不肯和小人同财。
◆宁打金钟一下，不打破鼓千声。
◆宁叫钱吃亏，不叫人吃亏。
◆宁死不背理，宁贫不堕志。
◆有志不在年高，无志空长百岁。
◆有上不去的天，没过不去的关。
◆有山必有路，有水必有渡。
◆百日连阴雨，总有一朝晴。
◆吃过的馍馍不香，嚼过的甘蔗不甜。
◆好汉凭志强，好马凭胆壮。
◆好汉不吃闷头亏，好鸟不钻刺笆林。
◆好汉做事干到底，好马登程跑到头。
◆好男不争财和产，好女不争嫁时衣。
◆好鼓一打就响，好灯一拔就亮。
◆志高品高，志下品下。
◆走路不怕上高山，撑船不怕过险滩。
◆男人无志，钝铁无钢，女人无志，乱草无秧。
◆秀才饿死不卖书，壮士穷途不卖剑。
◆谷要自长，人要自强。
◆没有锯不倒的树，没有敲不响的钟。
◆穷莫失志，富莫癫狂。
◆穷人不攀高亲，落雨不爬高墩。
◆君子报仇，十年不晚。
◆君子报仇三年，小人报仇眼前。
◆虎不怕山高，鱼不怕水深。
◆虎瘦雄心在，人穷志不短。
◆树老根子深，人老骨头硬。
◆树怕烂根，人怕无志。
◆草若无心不发芽，人若无心不发达。
◆胆大骑龙骑虎，胆小骑猫骑兔。
◆胆大走遍天下，胆小寸步难行。
◆秤砣虽小，能压千斤。
◆留得青山在，不怕没柴烧。
◆浪再高，也在船底；山再高，也在脚底。
◆菜无心必死，人无心必亡。
◆菜能吃，糠能吃，气不能吃；吃能让，穿能让，理不能让。
◆猛虎不处劣势，雄鹰不立垂枝。
◆绳锯木断，水滴石穿。
◆愁人苦夜长，志士惜日短。
◆愿为众人死，不为一人亡。
◆撒网要撒迎头网，开船要开顶风船。
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