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俄罗斯增强纤维的现状和发展前景 据报道,俄罗斯在军事工业和宇航技术等方面具有很高的水平,并在纤维增强材料的开发、研究和应用方面取得了引人注目的成就。其在纤维、织物、复合材料工艺、使用寿命试验等方面具有自己的特色,在某些方面比欧美一些发达国家的水平还高。
1、碳纤维
从60年代开始,前苏联就开展了碳纤维的研究工作,先后研制出不同类型的碳纤维。根据原丝种类的不同,分为粘胶基、聚丙烯腈基(PAN)和沥青基三种碳纤维,其中以粘胶基碳纤维的研究开发技术水平居世界榜首,其纤维和织物的碳化工艺都很有特色。著名的品牌为乌拉尔。而俄罗斯的PAN基碳纤维的研发水平只居世界中列。通用型碳纤维主要应用于民用工业部门,制造生产生物医药、体育用品、化学工业和机械制造等零件。俄罗斯的PAN基碳纤维没有著名的品牌,他们按照高强型和高模型分类,其中有些牌号的PAN基碳纤维采用了掺棚石墨化技术,掺硼后可以加速石墨化进程,不需要2800摄氏度或3000摄氏度就可以达到同样的石墨化效果。俄罗斯开发的高性能PAN基碳纤维达到了较高的水平,主要应用于航空、航天工业。高模量碳纤维的模量达到了400-600GPA,相当于日本东丽公司M40-M60系列纤维水平,它们在具有高模量的同时兼具了高性能,其抗拉强度为3000-3500MPA,抗拉强度相当或高于T300高强度碳纤维。高强碳纤维的抗拉强度为 4000-4500MPA,抗拉模量为250GPA,其性能接近日本、美国80年代中期研制生产的高强中模碳纤维。但是这些品种的高性能碳纤维只供国内高尖产品需要,不作为商品出售。
2、芳纶纤维
俄罗斯芳纶纤维的性能水平居世界第一,具有密度小、断裂伸长率大、抗拉强度和模量高等特点。除了碳纤维丝束外,俄罗斯还生产各种规格的碳纤维织物的碳绳等。碳纤维织物主要用于形状复杂的结构件,碳绳由于具有较低的线膨胀系数而用于宇航工业紧固、拉索、如网状星载天线调节拉索等。其性能优于美国杜邦的KEVLAR-49和KEVLAR-149,也优于荷兰AKZO公司的TWARON纤维。目前独联体国家(主要是俄罗斯)首推的主要芳纶的商品型号为TEPJOH、CBM、APMOC和PYCAP四种。TEPJOH芳纶纤维属于廉价纤维,类似于美国NOMEX的水平,主要用于橡胶制品等民用产品,如子午线增强轮胎等。CBM有机纤维为前苏联所独有,是一种非晶体高分子材料,其力学性能明显优于美国的KEVLAR纤维。APMOC纤维的性能比TEPJOH、CBM及美、日的芳纶纤维更好。主要用于宇航工业制造高性能芳纶纤维复合材料零部件。PYCAP芳纶丝及其制品、复合材料与CBM和APMOC芳纶丝及制品相比性能更优,可以用于制造航空部门用芳纶与铝的复合材料。
3、高性能增强玻璃纤维
俄罗斯在增强用玻璃纤维的研制与生产领域也具有国际先进水平。其中石英玻璃纤维和高硅氧玻璃纤维,在拉丝、合股、加捻、外观等方面的质量优良,玻璃纤维表面整形剂能使合股、退绕时纤维不散丝。高硅氧玻璃纤维是俄罗斯特有的透波材料用玻璃纤维品种,强度与一般玻璃纤维接近,性能/价格比在石英纤维与E玻璃纤维之间,非常适用于作为战术导弹、中程导弹及雷达罩的增强纤维。
4、硼纤维增强材料
俄罗斯对硼纤维增强复合材料的研究和应用的速度与美国相仿,70年代初就在航空工业上使用。俄罗斯研究的硼纤维采用在钨芯上用气相沉淀法制造。硼纤维增强树脂级复合材料主要用于结构件的加强元件和涡轮压气机盘和转子的外环。而B/AI复合材料已经用于"暴风雪"航天飞机上的卫星支架。
综合俄罗斯的增强纤维的研究发展可以看出,俄罗斯是在立足国内科技力量独立自主地研发增强纤维材料,并成功应用于航空、航天及其他民用领域。
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