国产F-12芳纶纤维量产 是航空航天重要材料

来源:中国新闻网

2013-08-05 16:10

8月2日电,新华社报道,中国航天科工集团第六研究院46所研发的F-12高强有机纤维技术近期经过国内权威专家组鉴定,达到国际先进水平,并且已实现产业化生产。这预示着我国有望彻底打破发达国家对高强纤维的垄断地位。

F-12高强度芳纶纤维样品

据悉,46所是我国第一个固体火箭发动机研制单位,目前该所依然承担着研制和生产固体火箭推进器的任务。F-12高强有机纤维属于芳纶类纤维,显黄褐色,有明显的金属光泽,具有高比强度、高比模量、低密度等优异性能,也是当前高新技术纤维领域最具代表性的品种之一。

 

 

我国“开拓1号”运载火箭采用固体火箭发动机,该助推器的发动机壳体采用碳纤维材料制造

航天科工六院拥有全套F-12纤维研制、生产的自主知识产权,此项技术填补了国内空白,完全可以替代进口产品,从根本上解决了进口受限问题,对我国高新科技的发展起到了推进作用。

芳纶纤维呈黄色

F-12纤维拉伸强度平均可达4.6GPa,弹性模量可达110~170GPa,伸长率3.5~4.5%,密度1.44g/Cm3,达到国内领先水平。2011年前46所已有10吨/年的F-12纤维生产能力。

该所目前批产F-12纤维束丝规格有23tex、44tex、63tex和130tex,其中23tex纤维是国内首创束丝最细的杂环芳纶,强度最高可达5.4GPa,性能接近世界最高水平。46所可根据用户需求设计、生产不同聚合物结构、不同纤度规格的高强有机纤维。

引进国外技术生产的“迪尼玛”纤维制造的防弹头盔

F-12纤维及其织物被国内多家单位分别用在固体火箭发动机壳体、直升机旋翼、飞艇蒙皮等部位,用户反映使用效果良好,各项性能均满足指标要求。F-12高强有机纤维可广泛应用于航空、航天、船舶、防弹防护装甲、飞艇等军工领域,以及光电缆、交通、建筑、运动器材等高端民用领域。

国产芳纶材料制造的防弹衣可以抵挡北约标准7.62毫米步枪弹的射击,防护效果惊人

作为世界三大高性能纤维之一的芳纶类纤维是重要战略物资,在国防、航空、航天及民用领域应用广泛,目前只有美、日、俄等少数国家实现工业化生产。

中国工程院院士蒋士成、哈尔滨工业大学教授黄玉东等专家鉴定认为,年产50吨F-12纤维产业化生产线投产后,可稳定生产多种规格的F-12纤维,产品性能与国外同类纤维相当,纤维稳定性能够满足航空、航天用户要求,可更广泛应用于能源、交通、建筑等工程领域。

去年12月,美国联邦调查局曾采取“钓鱼执法”的方法,逮捕了一名“意图向中国走私高强度碳纤维”的中国商人。他被控企图向国内走私标号为M60JB的高性能碳纤维。重量高达30吨。

 

 

由于使用芳纶纤维材料很轻,瑞典“卡尔·古斯塔夫”无后坐力炮使用它加固身管

据报道,M60JB纤维为日本东丽公司生产,在美国也有设厂。该碳纤维的拉伸强度和弹性模量都很高,曾经是不准向中国出口的产品。近年来西方对我国贸易管制略有松动,这种碳纤维在国内已经可以买到,但是价格非常昂贵。而被美国逮捕的中国商人就是被联邦调查局以仅四分之一的价格出售碳纤维的骗局所诱惑的。

常见碳纤维与芳纶纤维材料性能比较

从抗拉强度、弹性模量等数据上来看,F-12似乎与M60JB等碳纤维存在差距。但芳纶纤维和碳纤维有很大的区别,不能简单的比较这些数据。

首先,芳纶纤维是电绝缘的,而碳纤维可以导电。其次碳纤维虽然强度较高,但是其破坏属“脆性”破坏,出现结构破坏前没有征兆,而一旦破坏,就必须更换整个部件。而芳纶纤维的破坏属“塑性”破坏,也相对容易修复。此外,碳纤维材料对急剧变化的动载荷的承受力不如芳纶纤维。

上述特点决定了碳纤维和芳纶纤维在航空航天工业中承担着不同的任务。

值得一提的是,著名的“凯夫拉”、“迪尼玛”等高性能纤维实际上都是不同国家生产的芳纶纤维的产品名。这两种材料在国际上目前运用非常普遍。美国的凯夫拉纤维不仅广泛用于制造防弹衣、车辆舰船装甲、火箭发动机壳体等领域,还被用来增强建筑物的结构强度。在“911”事件中,五角大楼刚刚经过改建,在墙体内增加凯夫拉层,因此在遭到飞机撞击后,被撞击的楼体出现结构性破坏垮塌的时间要比钢结构的世贸中心晚了35分钟,因此仅有135人伤亡。

中国国内目前已有多家企业引进了迪尼玛纤维的制造技术,而国内的国防厂商也已经在使用国产芳纶纤维制造包括士兵头盔、防弹衣在内的一些军品,但与46所研制成功的F-12芳纶纤维相比,前述纤维在抗拉模量和抗拉强度方面往往只有一项性能较为突出。而F-12同时在这两个方面做到较为先进,是国内高性能有机纤维材料领域的新成就。

责任编辑:堵开源
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