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俄羅斯增強纖維的現狀和發展前景


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   據報道,俄羅斯在軍事工業和宇航技術等方面具有很高的水平,并在纖維增強材料的開發、研究和應用方面取得了引人注目的成就。其在纖維、織物、復合材料工藝、使用壽命試驗等方面具有自己的特色,在某些方面比歐美一些發達國家的水平還高。

1、碳纖維

    從60年代開始,前蘇聯就開展了碳纖維的研究工作,先后研制出不同類型的碳纖維。根據原絲種類的不同,分為粘膠基、聚丙烯腈基(PAN)和瀝青基三種碳纖維,其中以粘膠基碳纖維的研究開發技術水平居世界榜首,其纖維和織物的碳化工藝都很有特色。著名的品牌為烏拉爾。而俄羅斯的PAN基碳纖維的研發水平只居世界中列。通用型碳纖維主要應用于民用工業部門,制造生產生物醫藥、體育用品、化學工業和機械制造等零件。俄羅斯的PAN基碳纖維沒有著名的品牌,他們按照高強型和高模型分類,其中有些牌號的PAN基碳纖維采用了摻棚石墨化技術,摻硼后可以加速石墨化進程,不需要2800攝氏度或3000攝氏度就可以達到同樣的石墨化效果。俄羅斯開發的高性能PAN基碳纖維達到了較高的水平,主要應用于航空、航天工業。高模量碳纖維的模量達到了400-600GPA,相當于日本東麗公司M40-M60系列纖維水平,它們在具有高模量的同時兼具了高性能,其抗拉強度為3000-3500MPA,抗拉強度相當或高于T300高強度碳纖維。高強碳纖維的抗拉強度為 4000-4500MPA,抗拉模量為250GPA,其性能接近日本、美國80年代中期研制生產的高強中模碳纖維。但是這些品種的高性能碳纖維只供國內高尖產品需要,不作為商品出售。

2、芳綸纖維

   俄羅斯芳綸纖維的性能水平居世界第一,具有密度小、斷裂伸長率大、抗拉強度和模量高等特點。除了碳纖維絲束外,俄羅斯還生產各種規格的碳纖維織物的碳繩等。碳纖維織物主要用于形狀復雜的結構件,碳繩由于具有較低的線膨脹系數而用于宇航工業緊固、拉索、如網狀星載天線調節拉索等。其性能優于美國杜邦的KEVLAR-49和KEVLAR-149,也優于荷蘭AKZO公司的TWARON纖維。目前獨聯體國家(主要是俄羅斯)首推的主要芳綸的商品型號為TEPJOH、CBM、APMOC和PYCAP四種。TEPJOH芳綸纖維屬于廉價纖維,類似于美國NOMEX的水平,主要用于橡膠制品等民用產品,如子午線增強輪胎等。CBM有機纖維為前蘇聯所獨有,是一種非晶體高分子材料,其力學性能明顯優于美國的KEVLAR纖維。APMOC纖維的性能比TEPJOH、CBM及美、日的芳綸纖維更好。主要用于宇航工業制造高性能芳綸纖維復合材料零部件。PYCAP芳綸絲及其制品、復合材料與CBM和APMOC芳綸絲及制品相比性能更優,可以用于制造航空部門用芳綸與鋁的復合材料。

3、高性能增強玻璃纖維

    俄羅斯在增強用玻璃纖維的研制與生產領域也具有國際先進水平。其中石英玻璃纖維和高硅氧玻璃纖維,在拉絲、合股、加捻、外觀等方面的質量優良,玻璃纖維表面整形劑能使合股、退繞時纖維不散絲。高硅氧玻璃纖維是俄羅斯特有的透波材料用玻璃纖維品種,強度與一般玻璃纖維接近,性能/價格比在石英纖維與E玻璃纖維之間,非常適用于作為戰術導彈、中程導彈及雷達罩的增強纖維。

4、硼纖維增強材料
  
    俄羅斯對硼纖維增強復合材料的研究和應用的速度與美國相仿,70年代初就在航空工業上使用。俄羅斯研究的硼纖維采用在鎢芯上用氣相沉淀法制造。硼纖維增強樹脂級復合材料主要用于結構件的加強元件和渦輪壓氣機盤和轉子的外環。而B/AI復合材料已經用于"暴風雪"航天飛機上的衛星支架。

    綜合俄羅斯的增強纖維的研究發展可以看出,俄羅斯是在立足國內科技力量獨立自主地研發增強纖維材料,并成功應用于航空、航天及其他民用領域。
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