高性能碳纖維三維紡織復(fù)合材料連接裙的研制
主要完成單位：天津工業(yè)大學(xué)
固體火箭發(fā)動機殼體連接裙是實現(xiàn)固體火箭發(fā)動機殼體級間段連接或與其他部件連接的關(guān)鍵承載結(jié)構(gòu)部件，其在整個工作過程中需要承受軸壓、彎曲、剪切等負荷作用，這就要求連接裙的制造材料具有較高的結(jié)構(gòu)強度和較小的材料密度，以減輕連接裙的重量、增加固體火箭發(fā)動機質(zhì)量比。
目前我國現(xiàn)有定型型號上固體火箭發(fā)動機復(fù)合材料殼體的連接裙均采用金屬材料連接裙，與美國、俄羅斯等國外發(fā)達國家已廣泛采用復(fù)合材料裙相比，金屬材料連接裙存在重量大、容器特性系數(shù)低、加工裝配復(fù)雜、制造成本高以及與復(fù)合材料殼體連接部位的應(yīng)力集中等技術(shù)問題。
主要研究內(nèi)容：項目先后成功研制了可織造直徑為1400mm、三維機織圓桶形預(yù)制件的三維機織專用設(shè)備，創(chuàng)新性地開發(fā)了帶端筐的整體復(fù)合材料裙預(yù)制件的三維機織工藝和變厚度的三維機織工藝，成功開發(fā)了超大型三維機織預(yù)制件樹脂基復(fù)合材料RTM復(fù)合固化的工藝技術(shù)，成功設(shè)計制造了碳纖維樹脂基三維紡織復(fù)合材料整體裙用RTM模具和脫模工裝。經(jīng)實驗測試，所研制的兩種尺寸碳纖維樹脂基三維紡織復(fù)合材料整體結(jié)構(gòu)連接裙的力學(xué)性能超過了規(guī)定的標準；制件表面光潔，無缺陷；經(jīng)過X射線檢查，制件內(nèi)部無縮孔和疏松、氣孔、裂紋等，實現(xiàn)了研制合同中對復(fù)合材料裙要求的各項性能指標，并通過了裝機考核。同時，項目所研制的三維機織復(fù)合材料制件的制作技術(shù)，已經(jīng)成功推廣應(yīng)用到高性能制件上。項目研制的三維機織復(fù)合材料的性能達到了國際先進水平。
項目價值：三維紡織復(fù)合材料連接裙研制成功，為我國固體火箭性能的提高奠定了堅實的技術(shù)基礎(chǔ)。同時，為研制其他形狀的高性能三維整體機織復(fù)合材料制件提供了理論依據(jù)和技術(shù)保障，也進一步拓展了紡織技術(shù)在高性能復(fù)合材料和航天航空領(lǐng)域中的應(yīng)用。
千噸規(guī)模T300級原絲及碳纖維國產(chǎn)化關(guān)鍵技術(shù)與裝備
主要完成單位：中復(fù)神鷹碳纖維有限責任公司、東華大學(xué)、連云港鷹游紡機有限責任公司
主要研究內(nèi)容：項目在中復(fù)神鷹碳纖維有限公司500噸原絲、220噸T300級碳纖維中試的基礎(chǔ)上，結(jié)合工業(yè)化腈綸生產(chǎn)中積累的控制技術(shù)，采用連云港鷹游紡機有限責任公司幾十年化纖紡織機械的設(shè)計、制造與成套集成技術(shù)，建成國內(nèi)首條具有國際先進水平的2500噸原絲、1000噸碳纖維連續(xù)裝備。
項目重點通過一步法連續(xù)大型穩(wěn)定聚合、離子交換樹脂螯合純化等創(chuàng)新技術(shù)，解決了聚合體的質(zhì)量瓶頸問題；通過凝固浴濃度及溫度的精確控制、氨化親水、浸涌水洗新技術(shù)、分配牽伸比例的優(yōu)化和大型高壓飽和蒸汽牽伸和噴絲組件的結(jié)構(gòu)設(shè)計等獲得了高取向度優(yōu)質(zhì)原絲；通過開發(fā)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的專用油劑與可控均質(zhì)化預(yù)氧化工藝和無焦油碳化處理等技術(shù)，實現(xiàn)了性能均勻穩(wěn)定的千噸級T300碳纖維的生產(chǎn)；在關(guān)鍵設(shè)備方面，研發(fā)了20m3大型聚合釜、高壓蒸汽牽伸機、新型疊式外熱預(yù)氧化爐、超寬幅低溫碳化爐與高均勻性高溫碳化爐及相應(yīng)的精密控溫系統(tǒng)等，實現(xiàn)了T300級碳纖維生產(chǎn)中的聚合、紡絲與碳化等工藝的精確控制與連續(xù)生產(chǎn)。從而形成了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的PAN基碳纖維工程化核心技術(shù)、關(guān)鍵設(shè)備和配套系統(tǒng)，建成了年產(chǎn)2500噸原絲、1000噸T300級碳纖維的規(guī)模化生產(chǎn)體系，打破了國外的技術(shù)壟斷與進口限制，實現(xiàn)國產(chǎn)碳纖維的規(guī)模化生產(chǎn)，產(chǎn)品質(zhì)量達到國際通用的T300級產(chǎn)品標準。
項目價值：千噸級T300碳纖維的工業(yè)化生產(chǎn)，打破了國外的技術(shù)與裝備封鎖，從根本上改變我國碳纖維受制于人的現(xiàn)狀，極大地緩解了民用和軍用領(lǐng)域?qū)μ祭w維的需求。同時將推動我國碳纖維工業(yè)的發(fā)展和趕超國際先進水平，尤其對高性能碳纖維如T700、T800等的研發(fā)具有良好的示范和不可估量的技術(shù)支撐作用，另外對提高國內(nèi)高強纖維產(chǎn)業(yè)的國際市場競爭力，推動我國紡織化纖工業(yè)加快結(jié)構(gòu)調(diào)整、技術(shù)進步和產(chǎn)業(yè)升級均有促進作用，并進一步推動我國高性能纖維及先進復(fù)合材料以及航空、航天、新能源等相關(guān)行業(yè)的發(fā)展，大幅度提高并促進我國相關(guān)行業(yè)的快速發(fā)展，產(chǎn)生一舉多得的技術(shù)共振效應(yīng)。