碳纤维的分类
碳纤维布的分类
碳纤维布的分类
1. 嘿，你知道碳纤维布有好多种呢！就像衣服有不同款式一样。
比如那种标准型碳纤维布，哇，在好多建筑加固工程里都能看到它的身影呢，就像一个可靠的老伙计！
2. 还有一种单向碳纤维布呢，它可厉害了，就像一支勇往直前的箭头，专门在需要增强某个方向强度的时候大显身手，你说神奇不神奇？
3. 双向碳纤维布也不能小瞧呀，它就像一个平衡力超强的高手，能在各个方向上发挥作用，好多复杂的加固情况都得靠它呀！
4. 高强型碳纤维布，那真是厉害得不要不要的，犹如一位大力士，能够承担超级重的任务，在一些特别重要的地方可少不了它哦！
5. 高模量碳纤维布呢，就如同一位智者，稳重又有力量，给人特别踏实的感觉，对于一些对精度要求高的地方，它可是关键角色啊！
6. 你瞧，还有防火型碳纤维布，是不是感觉像一个勇敢的消防员，在面对火灾威胁时毫不畏惧地冲上前去保护一切？
7. 耐酸碱碳纤维布，哇，就像是一个不怕恶劣环境的勇士，在那些酸碱环境里依然坚强地坚守着，厉害吧？
8. 伪装型碳纤维布更是有趣呢，就好像一个会隐身的小精灵，能在一些需要隐蔽的场合发挥独特作用，酷不酷呀？
9. 哎呀，碳纤维布的分类可真是丰富多样啊！每一种都有自己独特的用处和魅力，就像一个丰富多彩的大家庭，共同为各种需求提供着强大的支持！总之，碳纤维布的世界真的太奇妙啦！。
碳纤维t的分级
碳纤维t的分级
碳纤维是一种具有高强度、轻质和耐腐蚀性的材料，被广泛应用于航空航天、汽车制造、体育器材等领域。
根据不同的性能指标和用途，碳纤维可以分为不同等级。
一级碳纤维是最高级别的碳纤维，具有出色的强度和刚度。
它由高质量的原材料制成，经过精密的加工工艺。
一级碳纤维的纤维间距非常均匀，纤维的直径也非常一致，使得整体材料具有非常好的机械性能。
在航空航天领域，一级碳纤维常用于制造飞机的机身和机翼等关键部件，以确保飞行安全和性能优越。
二级碳纤维相对于一级碳纤维来说，强度和刚度稍低一些，但仍然具有良好的性能。
它的制造工艺和原材料质量相对简单，所以成本也相对较低。
二级碳纤维在汽车制造领域得到了广泛应用，用于制造车身和车架等部件。
由于碳纤维的轻量化特性，能够显著降低汽车的重量，提高燃油经济性和行驶性能。
三级碳纤维是最低级别的碳纤维，虽然其性能不如一级和二级碳纤维，但仍具备一定的强度和刚度。
三级碳纤维主要用于体育器材制造，如网球拍、高尔夫球杆和自行车车架等。
这些器材对强度和轻量化要求相对较低，所以三级碳纤维是一个经济实惠的选择。
碳纤维根据性能和用途可以分为一级、二级和三级等级。
每个等级的碳纤维都有其特定的应用领域和优势，可以根据需要进行选择。
碳纤维的广泛应用使得各行各业都能受益于其轻量化和高强度的特性，促进了技术的发展和进步。
随着制造工艺的不断改进和碳纤维材料的不断创新，相信碳纤维的应用领域还会进一步扩大，为人们的生活带来更多的便利和舒适。
碳纤维规格分类
碳纤维规格分类
碳纤维是一种轻质高强度的材料，被广泛应用于航空航天、汽车、运动器材等领域。
碳纤维的规格分类主要是根据其纤维的细度和数目来划分的。
1. 细度分类
碳纤维的细度通常用直径（或面积）来表示，常用的单位是微米（μm）。
按照细度分类，碳纤维可以分为以下几类：
- 高弹模碳纤维：细度在5-7μm之间，弹性模量高，适用于需要高刚度和强度的领域。
- 中等强度碳纤维：细度在7-8μm之间，弹性模量适中，适用于需要高强度和刚度的领域。
- 高强度碳纤维：细度在8-10μm之间，弹性模量适中，适用于需要高强度和轻量化的领域。
- 超高强度碳纤维：细度在10μm以上，弹性模量高，适用于需要极高强度和刚度的领域。
2. 数目分类
碳纤维的数目指的是单位面积上纤维的数量，常用的单位是每平方厘米的纤维数（个/cm）。
按照数目分类，碳纤维可以分为以下几类： - 稀疏碳纤维：每平方厘米的纤维数小于1000个/cm，适用于低要求的领域。
- 中等碳纤维：每平方厘米的纤维数在1000-2000个/cm之间，适用于一般要求的领域。
- 密集碳纤维：每平方厘米的纤维数大于2000个/cm，适用于高要求的领域。
综合细度和数目分类，可以得出不同规格的碳纤维产品，满足不同领域和应用的需求。
泰光-碳纤维介绍-中文
Advanced Composite Material Manufacture Team
■ Fatigue strengh 疲劳强度
(Comparison in retention of initial strengh
■ Specific tensile strengh/
比抗拉强度 碳丝/环氧树脂 比初期强度相比
Elongation (%)
1.8 1.5 2.1 1.8 2.0 2.0 1.5 1.7
Density (g/㎤)
1.78 1.76 1.80 1.76 1.80
TEX (g/1000m)
800 800 800 800 800 1,000 790 790
kgf/㎟
430 360 500 430 500 500 360 430
异方性石墨纤维
同方性石墨纤维
Product
石墨纤维
(表面处理, Sizing)
Advanced Composite Material Manufacture Team
▣ 碳纤维制造工序
Precursor
PolymeAN rization Co-mo 丙烯晴共聚用单体 聚合 Dope 聚合物 Spinning Machine 纺丝 Cold Stretching 冷伸长 Washing 洗涤 Oiling 上油 Hot Stretching 热伸长 Oiling 上油 Drying 干燥 原丝 蒸汽伸长 Steam Stretching
volume resistivity
体积电阻率
屏蔽电磁波性能
体积电阻率 热导系数
热膨胀系数
Advanced Composite Material Manufacture Team
碳纤维复合材料的分类
碳纤维复合材料的分类
以下是 7 条关于碳纤维复合材料分类的内容：
1. 短纤维碳纤维复合材料呀，就好像是一群小士兵紧密地排列在一起执行任务！你想想看，那些汽车的内饰件很多不就是用它来制造的嘛，让车子更轻便又结实。
2. 连续纤维碳纤维复合材料呢，这可牛了，就如同坚韧的绳索一样强大！飞机的某些部件不就是用这个嘛，保证了飞行的安全和高效，厉害吧！
3. 编织碳纤维复合材料呀，这不就像是精心编织的布一样嘛！在高端的体育器材里经常能看到它的身影，让运动员们如虎添翼呀！
4. 颗粒增强碳纤维复合材料，嘿，这就好似给材料里加了一份特别的力量调料！一些耐用的工具上就用了它，能更耐用哦！
5. 层合碳纤维复合材料，哇哦，就好像是一层层叠起来的坚固堡垒！在航天器上经常用到呢，助力探索浩瀚宇宙，这多牛啊！
6. 纳米碳纤维复合材料，听着就很高科技对不对，简直就是微观世界里的小能手啊！某些电子设备可少不了它，让科技更酷炫呢！
7. 混杂碳纤维复合材料，这可有趣了，就像是各种厉害角色的大融合！在一些特殊的工程领域中大展身手呢，起到意想不到的效果呀！
我觉得碳纤维复合材料的这些分类真的是各有千秋，都为我们的生活和科技发展带来了巨大的助力呀！。
碳纤维分类标准
碳纤维分类标准
1. 碳纤维按原料分，就像做饭用不同食材一样，有 PAN 基碳纤维，这就好比我们常用的大米呀，用处广泛着呢！比如好多高端的自行车车架就是用它做的！
2. 还有沥青基碳纤维哦，它就像是独特风味的调料，虽然不那么常见，但在一些特殊领域可是大显身手，像一些高温环境下的零部件就有它的身影！
3. 按性能来分呢，也有高强型碳纤维呀，嗨，这简直就是个大力士，能承受超强的力量，航空航天领域可少不了它的助力！
4. 中强型碳纤维也有它的用武之地呀，就好像团队里可靠的中间人，虽然不是最突出的，但也是不可或缺的，一些日常的工业制品中就能见到它啦！
5. 高模型碳纤维呢，那像是舞蹈家一样，柔韧性超棒的，在对精度要求高的地方可吃香了，比如精密仪器的制作！
6. 按丝束大小分，小丝束碳纤维就跟小巧玲珑的宝石似的，精致且珍贵，往往用在要求非常高的地方，像一些医疗器材！
7. 大丝束碳纤维呢，那就是大块头有大用处呀，在大规模的生产中那可是发挥大作用，比如风力发电的叶片制造！
8. 碳纤维还能按用途分类呢，竞技体育领域用到的碳纤维，那就是让运动员如虎添翼的利器，能提升装备的性能呀！
9. 民用领域的碳纤维，就像是我们生活中的好帮手，让各种产品更轻便、更耐用呀！总之，碳纤维的分类标准可多了，每个分类都有它独特的魅力和价值呢！。
碳纤维 丝束形式
碳纤维丝束形式碳纤维可以按照原丝类型、力学性能、丝束大小、产品形态等不同维度进行分类。
按原料来源：聚丙烯腈（PAN）基、沥青基、粘胶基、酚醛基、气相生长按力学性能：通用型（强度/1000MPa、模量/100GPa ）、高性能型（高强型：强度>2000MPa、模量>250GPa；高模型>模量300GPa）；或高强型、高强中模型、高模型、高强高模型按丝束大小：小丝束、大丝束按产品形态：长丝、短纤维和短切纤维按丝束大小碳纤维是由许多平行的细丝组合而成，因而又会被称为碳纤维丝束。
丝束数是指每束碳纤维中的单丝数量，用K表示，如1K代表一束纤维丝里包含了1000根单丝。
一般而言，1K、3K、6K、12K和24K的被称为小丝束；48K、60K、80K、120K及以上的则称为大丝束。
小丝束碳纤维又被称为航空航天级碳纤维。
当编织成复合材料时，小丝束碳纤维比大丝束碳纤维具有更高的拉伸强度和模量。
虽然性能优越，但是小丝束碳纤维比大丝束成本高很多。
造成两种不同规格碳纤维成本之间差异的主要原因在于其制造过程。
小丝束碳纤维需要更高的碳化温度、更细的纺丝和更长的氧化时间，因此小丝束或常规丝束碳纤维的生产成本高于大丝束碳纤维。
由于具有轻量化和高强度等特点，小丝束碳纤维通常用于航空航天工业，比如直升机旋翼叶片、机翼组件、螺旋桨、座椅和仪表外壳等。
3K和12k 是最受欢迎的材料，广泛应用于工业领域、建筑、娱乐和体育用品。
大丝束碳纤维又被称为工业级碳纤维，其中48K是最常见的大丝束碳纤维等级。
与小丝束碳纤维相比，虽然大丝束碳纤维拉伸强度较低，但具有更高的性价比。
目前主要应用于医疗器械、机电、土木建筑、交通运输和能源等工业领域，应用领域的需求仍在不断增加。
按照原料体系碳纤维主要分为粘胶基、沥青基和聚丙烯腈（PAN）基三大种类，各有不同的使用场景和生产方法。
由于高碳产率和优越的性能，PAN基碳纤维占据了碳纤维市场的主导地位。
日本东丽公司的碳纤维产品分类及应用
日本东丽公司的碳纤维产品分类及应用本文主要介绍了东丽碳纤维分类产品的性能特点、应用及规格，概述了东丽碳纤维在航空航天、工业应用及体育休闲三大领域应用情况。
东丽公司碳纤维主要是按照力学性能进行区分，按照拉伸强度和拉伸模量可以分为T系列和M系列：T系列高强度碳纤维：分别标准模量级和高强/超高强中模级；M系列包括高模M系列和高强高模MJ系列。
1标准模量碳纤维标准模量（Standard modulus）碳纤维通常具有225GPa-235GPa（33-34msi）或略高的纤维模量。
TorayT300标准模量碳纤维是公认的行业标准碳纤维，已经生产了30多年。
T700S则是拉伸强度最高的标准模量级碳纤维。
标准模量碳纤维涵盖1K到24K不同规格。
T300：用于航空航天应用领域，具有20多年应用历史、30年的生产历史，以平衡复合材料特性、高质量、一致性、可靠性和稳定供货而闻名。
T400H：拉伸强度高于T300和T300J，专为航空航天应用而设计。
T700S：可提供最高强度的标准模量级碳纤维，具有出色的加工特性，适用于纤维缠绕、编制和预浸料。
这种无捻纤维主要用于各种工业和休闲娱乐用品，包括天然气汽车（NGV）储罐和SCBA呼吸罐等压力容器。
T700G：较T700S的拉伸模量和粘合性能有所提升。
这种无捻纤维的应用主要包括飞机和高性能运动用品。
2高强/超高强中模碳纤维中模（Intermediate modulus，IM）碳纤维的拉伸模量为290GPa（42msi）。
IM纤维最初是为航空航天应用而开发的，现在也可用于休闲娱乐和工业应用。
Toray提供各种规格IM纤维，结合不同价位和性能特征，可满足各行各业的需求。
Toray的IM纤维规格包括6K，12K，18K和24K。
按照拉伸强度可以分为高强中模碳纤维（T800H、T800S、T1000G）和新一代超高强中模碳纤维（T1100G、T1100S）。
T800H：高强中模碳纤维，具有高水平和平衡复合特性。
碳纤维的分类
碳纤维的分类
按原丝类型
按碳纤维性能 碳纤维的分类方法 按碳纤维的功能
按制造条件和方法
聚丙烯腈基 粘胶基 按原丝类型分类
沥青基
木质素纤维基
其他有机纤维基
通用级碳纤维：拉伸强度<1.4GPa，
拉伸模量 <140GPa
量99％以上。
按制造条件和 方法分类
活性碳纤维：气体活化法，碳纤维在600～
1200oC，用水蒸汽、CO2、
空气等活化。
气相生长碳纤维：惰性气氛中将小分子有
机物在的制造 碳纤维不能用熔融法或溶液法直接纺丝，只 能以有机纤维为原料，采用间接方法来制造。 以有机纤维为原料制造碳纤维的过程： 有机纤维 预氧化处理 高温碳化
碳纤维的性能
碳纤维的物理性质：耐热性 热膨胀系数性 热导率 比热 导电性 润滑性 碳纤维的化学性质：耐一般的酸碱
碳纤维的缺陷
碳纤维中的缺陷主要来自两方面： 原丝带来的缺陷
碳化过程中可能消失小部分，但大部分将保留下来，变成碳纤维的 缺陷。
碳化过程带来的缺陷
碳化过程中，大量非C元素以气体形式逸出，使纤维表面及内部形 成空穴和缺陷。
碳纤维
碳纤维
由有机纤维或低分子烃气体原料在气氛中经高温 （1500℃）碳化而成的纤维状化合物，其碳含量在90%以上。
石墨：六方晶系 碳纤维：乱层石墨结构
• 最基本的结构单元：石墨片层
• 二级结构单元：石墨微晶(由数张或数十张石墨片层组成) • 三级结构单元：石墨微晶组成的原纤维。直径在50nm左右， 弯曲，彼此交叉的许多条带状组成的结构。
原丝
碳纤维分类与定义
炭纤维分类和定义按原丝类型分类：适用于制造炭纤维的前躯体材料类型很多，来源广泛。
最常用的原材料有粘胶材料（Rayon）、聚丙烯腈纤维（PAN）、沥青纤维（Pitch）和各种气态的碳氢化合物，这些前躯纤维材料在相应的工艺条件下，经过热解、催化热解和炭化形成或生成相应的炭纤维。
粘胶基炭纤维是由粘胶原丝经过化学处理、炭化处理和高温处理制成的炭纤维。
从结构上看粘胶基炭纤维通常为各向同性的炭纤维。
此类炭纤维的原纤维（即粘胶纤维）中，通常碱金属含量比较低，如钠含量一般小于25 ppm，全灰分含量的也不大于200ppm，所以，它特别适用于制作那些要求焰流中碱金属离子含量低的烧蚀防热型的复合材料聚丙烯腈基炭纤维是聚丙烯腈原丝经过预氧化处理、炭化和在尽可能高的温度下热处理制成的炭纤维。
沥青基炭纤维可分为各向同性沥青基炭纤维和各向异性沥青基炭纤维两大类。
由各向同性的沥青纤维经过稳定化、炭化而制得的炭纤维称为各向同性沥青基炭纤维，即力学性能较低的通用级沥青基炭纤维；由拟似中间相沥青或中间相沥青经过纺丝工序转变为沥青纤维，再进行稳定化、炭化和适当的高温处理而制得的纤维称为各向异性的沥青基炭纤维。
气相生长炭纤维是以碳氢气体为原材料，借助固体催化剂（如铁或其他过渡金属）的帮助生长的炭纤维。
气相炭纤维由可石墨化炭组成，通过2800度的高温可以转变为石墨纤维。
按力学性能分类高模型炭纤维（HM）。
这是一种沿纤维轴向方向的弹性模量相当于石墨单晶弹性常数（炭纤维模量的理论值）的30%以上、且拉伸强度与弹性模量之比小于1%的炭纤维。
高强型炭纤维（HT）。
通常这类炭纤维的拉伸强度超过3000MPa，其强度与刚度之比值约为1.5%~2.0%。
中模型炭纤维（IM）它基本上是属于高模型一类的炭纤维，又称为高强中模型炭纤维。
其拉伸强度与高强型炭纤维相当，只是模量值稍高，可以达到炭纤维理论值的30%，强度与模量之比值仍然高于1%。
这类纤维的应用最为普遍，常用来制作各类结构复合材料。
碳纤维的分类
碳纤维的分类1. 引言碳纤维是一种高强度、低密度的材料，具有优异的机械性能和化学稳定性，在航空航天、汽车、体育用品等领域得到广泛应用。
碳纤维根据其结构和特性可以被分为不同的类别，本文将对碳纤维的分类进行全面、详细、完整且深入地探讨。
2. 基于生产工艺的分类根据碳纤维的生产工艺，可以将其分为以下几类：2.1 气相成熟法碳纤维气相成熟法碳纤维是一种常用的生产工艺，其主要步骤包括原料预处理、聚合物纺丝、炭化和热处理等。
这种碳纤维具有优异的机械性能和高温稳定性，广泛应用于航空航天领域。
2.2 熔融纺丝法碳纤维熔融纺丝法碳纤维是通过将碳纤维前驱体熔融，并通过纺丝和拉伸等步骤制备而成。
相比于气相成熟法碳纤维，熔融纺丝法碳纤维的生产过程更简单，但其机械性能和热稳定性稍逊。
熔融纺丝法碳纤维主要应用于汽车和体育用品等领域。
2.3 化学气相沉积法碳纤维化学气相沉积法碳纤维是一种通过化学反应在载体上沉积碳纤维的方法。
这种方法可以在较低的温度下制备碳纤维，且可以控制纤维的形貌和结构。
化学气相沉积法碳纤维在催化剂载体、电池电极等领域有广泛的应用。
3. 基于纤维结构的分类碳纤维的结构可以根据其在纤维中的排列方式进行分类，常见的碳纤维结构分类包括以下几种：单向碳纤维是指纤维的方向基本上保持在同一方向上，具有高强度、高模量的特点，适用于对拉伸性能要求较高的应用场合。
3.2 多向碳纤维多向碳纤维是指纤维在不同方向上都有一定的分布，具有比单向碳纤维更好的层合性能和抗冲击性能。
多向碳纤维常用于复合材料中，以提高材料的综合性能。
3.3 高弹性碳纤维高弹性碳纤维具有比较高的韧性和弯曲性能，可以在受到外力后迅速恢复原状。
这种碳纤维常用于需要有一定变形能力的应用场合，如体育器材等。
3.4 交联碳纤维交联碳纤维是指碳纤维与其他纤维或材料通过化学反应或物理链接相互交联。
这种碳纤维具有更复杂的结构和性能，常用于一些特殊的应用中，如航空航天领域的复合材料。
碳纤维
43090140
碳纤维
碳纤维的定义 碳纤维的性质 碳纤维的分类 碳纤维的制备 碳纤维的应用碳纤维来自 碳纤维（carbon
fiber），有机纤维在惰 性气氛中经高温碳化而 成的纤维状碳化合物。 碳纤维也可以是指化学 组成中碳元素占总质量 90％以上的纤维
碳纤维的优异性能已得到大家的一致公认。由于 它能使运动物体更轻，故在运转过程中能节约大 量能量；由于材料耐腐蚀，物体的寿命更长，故 可节约原材料；由于可降低环境污染及在人体中 作生物材料，故直接关系到人体健康。碳纤维是 目前乃至今后相当长一段时间内鼓励优先发展的 高技术特种纤维之一。
碳纤维分类
按原丝类型
按碳纤维性能
CF分类方法 按碳纤维的功能
按制造条件和方法
碳纤维的制备
不同于有机纤维或无机纤维，不能用熔融法
或溶液法直接纺丝，只能以有机物为原料， 采用间接方法来制造。 世界上碳纤维的生产有粘胶基碳纤维、聚丙 烯腈基碳纤维和沥青基碳纤维等三大加工方 法。
聚丙烯腈碳纤维
以聚丙烯腈（PAN）为原料制造的碳纤维
聚丙烯腈的结构：
均聚体的聚合物中存在大量的－CN基团， 大分子间作用力强，无侧链，使预氧化和 碳化生产周期长，成本高，强度低。
采用共聚体可解决上述问题，共聚体的原丝使活化能 降低，有利于促进环化和交联，缓和预氧化物放热反 应，改善纤维的致密性和均匀性。
PAN原丝制备碳纤维的过程分为三个阶段：
石墨化
在2500℃～3000℃的温度下，密封装置，施加 压力，保护气体中进行。目的是使纤维中的结晶 碳向石墨晶体取向，使之与纤维轴方向的夹角进 一步减小以提高碳纤维的弹性模量。
碳化：
在400℃～1900℃的惰性气氛中进行，碳纤维 生成的主要阶段。除去大量的氮、氢、氧等非碳 元素，改变了原PAN纤维的结构，形成了碳纤维。 碳化收率40％~45％，含碳量95%左右。
高纯度碳纤维粉分类
高纯度碳纤维粉分类
高纯度碳纤维粉可以根据其制备方法、物理性质和化学性质进
行分类。
从制备方法来看，高纯度碳纤维粉可以分为热解碳纤维粉和气
相成核碳纤维粉。
热解碳纤维粉是通过有机聚合物的热解得到的，
具有较高的结晶度和较好的力学性能；而气相成核碳纤维粉则是通
过气相沉积法在高温下制备而成，具有较高的纯度和较好的导电性能。
根据物理性质，高纯度碳纤维粉可以根据其直径大小进行分类，一般可以分为微米级碳纤维粉和纳米级碳纤维粉。
微米级碳纤维粉
直径在1-10微米之间，而纳米级碳纤维粉的直径则在1-100纳米之间。
从化学性质来看，高纯度碳纤维粉可以根据其表面官能团的种
类和含量进行分类。
根据官能团的种类，可以分为羟基化碳纤维粉、羧基化碳纤维粉、氨基化碳纤维粉等；根据官能团的含量，可以分
为低官能团碳纤维粉和高官能团碳纤维粉。
总的来说，高纯度碳纤维粉的分类可以从制备方法、物理性质和化学性质等多个角度进行，这有助于我们更好地理解和应用这一材料。
碳纤维分类
碳纤维分类
1、按原丝类型分类：聚丙烯腈（PAN）基、沥青基（各向同性、中间相）；粘胶基（纤维素基、人造丝基）。
其中，聚丙烯腈（PAN）基碳纤维占据主流地位，产量占碳纤维总量的90%以上，粘胶基碳纤维还不足1%。
2、按照制造条件和方法分类：碳纤维（800-1600℃）、石墨纤维（2000-3000℃）、活性碳纤维、气相生长碳纤维。
3、按力学性能可分为通用型和高性能型：通用型碳纤维强度在1000MPa、模量在100GPa左右；高性能型又分为高强型（强度2000MPa、模量250GPa）和高模型（模量300GPa 以上），其中强度大于4000MPa的又称为超高强型，模量大于450GPa地称为超高模型。
4、按丝束大小可分为小丝束和大丝束：小丝束碳纤维初期以1K、3K、6K 为主，逐渐发展为12K 和24K，主要应用于航空航天、体育休闲等领域。
通常将48K以上碳纤维称为大丝束碳纤维，包括48K、60K、80K等，主要应用于工业领域。
碳纤维
碳纤维第一节碳纤维的分类及其特性 (2)1.1 碳纤维分类 (2)1.2 碳纤维性能 (2)第二节世界生产厂商 (3)2.1 国外厂商 (3)2.2 国内厂商 (4)第三节发展历史 (4)第四节世界产量 (5)第五节碳纤维制品形式 (5)5.1碳纤维毡的简介 (6)5.2碳纤维电热管介绍 (6)第六节碳纤维制备 (6)第七节碳纤维的用途 (6)7.1 体育用品 (6)7.2 航空、航天领域 (7)7.3一般产业用途 (7)碳纤维碳纤维是用含碳的有机纤维，在惰性气体中，经预氧化和高温碳化等多道工序，形成具有石墨状的结构，正是这一特殊结构使碳纤维获得了特殊的高性能。
由于碳纤维中的碳以共价碳的形式存在，沿晶格轴向分布，故而其强度高，弹性模量也高。
其强度比钢大4 倍，比铅大7 倍，比铝大12 倍。
抗变形能力比钢大2倍多，比玻璃纤维大5～6 倍。
碳纤维对温度的适应范围相当宽，它既能耐高温，又能耐低温。
在600℃高温时，其性能不变，而尼龙和玻璃纤维等非金属材料，随温度升高而强度下降；当-180℃时，由于低温冷脆,钢铁脆性很大，而碳纤维布仍有较好的柔韧。
碳纤维耐化学腐蚀性好，它不象金属那样容易生锈，在50 %的盐酸溶液中浸泡200 天，其直径和强度都不会变化。
碳纤维的高温导热性极低，是耐火粘土的1/ 10 。
第一节碳纤维的分类及其特性1.1 碳纤维分类碳纤维根据其原料可分为：聚丙烯腈（%&'）基碳纤维、石油沥青级碳纤维和人造丝碳纤维三类，由原料纤维高温烧成，成分基本都是碳元素。
这种以碳元素为主的碳纤维其主要性能如下表：碳纤维按照用途可分为两类：1、24K以下的为宇航级小丝束碳纤维（1K的含义为一条碳纤维丝束含1000根单丝）2、48K以上为工业级大丝束碳纤维。
目前军工级碳纤维（3-6K）的售价为200万元/吨，民用碳纤维（12K）的售价为55万元/吨，而碳纤维的生产成本为18万元/吨，如以民用碳纤维为例，其毛利为37万元/吨，即便加上3万吨的营业费用和33%的所得税率，民用碳纤维的净利润也用25万元/吨，如果考虑军品销价和33%的所得税减免，则其吨净利将达到170万元/吨。
碳纤维的分类
碳纤维的分类
碳纤维可以根据不同的分类方式进行分类，以下是几种常见的分类方式：
1. 基于织构结构：根据纤维的排列方式，分为两种类型：
- 纺织碳纤维：由织物编织而成，通常具有较高的柔韧性和拉伸强度。
- 铺蜂窝碳纤维：多为蜂窝状的结构，具有较高的刚性和压缩强度。
2. 基于纤维尺寸：根据纤维直径的不同，可分为：
- 高模碳纤维：直径较小，一般在5-7 μm之间，具有高强度和高模量。
- 中模碳纤维：直径在7-10 μm之间，具有较高的强度和适中的模量。
- 低模碳纤维：直径较大，一般在10-15 μm之间，具有较高的韧性和变形能力。
3. 基于纤维表面形态：根据纤维表面的形态和结构，可分为： - 平纹碳纤维：纤维表面平整，光滑，一般用于要求表面光洁度的应用。
- 毛刺碳纤维：表面有微小的毛刺，可以提供更好的粘附性能，适用于需要与其他材料结合的应用。
- 脱脂碳纤维：经过脱脂处理，表面光滑，去除了表面的毛刺，具有优异的表面质量。
4. 基于纤维制备方法：根据碳纤维的制备方法，可分为：
- 气相法制备的碳纤维（如气相吹纺、碳纳米管拉拔等）：具有较高的强度和模量。
- 糊状或煤焦油浸渍法制备的碳纤维：具有较高的韧性和可塑性。
这些分类方式可以根据不同的需求和应用选择适合的碳纤维。
碳纤维
二﹑碳纤维的结构
碳纤维的分子结构介于石墨与金刚石之间。目 前公认的碳纤维结构是由沿纤维轴高度取向的二 维乱层石墨组成。微晶的形状、大小、取向以及 排列方式与纤维的制备工艺相关。
1 ﹑结构单元
碳纤维：乱层石墨结构
2 ﹑皮芯层结构
CF由皮层、芯层及中间过渡区组成。 皮层：微晶较大，排列有序。 芯层：微晶减小，排列紊乱，结构不均匀。
2﹑碳纤维的化学性能
1）耐酸性能好，对酸呈惰性，能耐浓盐酸、磷酸、 硫酸、苯、丙酮等介质侵蚀。将碳纤维放在浓度 为50%的盐酸、硫酸、磷酸中，200天后其弹性 模量、强度和直径基本没有变化；在50%浓度的 硝酸中只是稍有膨胀，其耐腐蚀性能超过黄金和 铂金。 2）此外，还有耐油、抗辐射、抗放射、吸收有毒 气体和使中子减速等特性。
七﹑碳纤维的应用
碳纤维具有高强、高模、耐高温、耐疲劳、 导电、导热等特性，除少量纤维以碳元素 形态存在， 大多制成先进的复合材料广泛 应用于土木建筑、航空航天、体育用品和 交通运输领域等。
1﹑土木建筑
2﹑航空航天
3﹑体育用品和交通运输
碳纤维的加工方法
碳纤维不能用熔融法或溶液法直接纺丝， 只能以有机纤维为原料，采用间接方法来 制造。 常用的有两种： 干喷湿纺法 射频法
1.干喷湿纺法
干喷湿纺法即干湿法，是指纺丝液经喷丝孔 喷出后，先经过空气层(亦叫干段)，再进入凝固 浴进行双扩散、相分离和形成丝条的方法。经过 空气层发生的物理变化有利于形成细特化、致密 化和均质化的丝条。 干喷湿纺装置常为立式喷丝机，从喷丝板喷出 的纺丝液细流经空气段(干段) 后进入凝固浴，完 成干喷湿纺过程；再经导向辊、 离浴辊引m的丝 条经后处理得到 P A N纤维。
利用干喷湿纺法纺出的原丝和所制碳纤 维表面较平滑而无沟槽。与纯湿纺相比， 干喷湿纺可纺出较高密度且无明显皮芯结 构的原丝，大幅提高了纤维的抗拉强度， 可生产细特化和均质化的高性能碳纤维。
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按制造条件和 方法分类
活性碳纤维：气体活化法，碳纤维在600～
1200oC，用水蒸汽、CO2、
空气等活化。
气相生长碳纤维：惰性气氛中将小分子有
机物在高温下沉积成纤维－
晶须或短纤维。
碳纤维的制造 碳纤维不能用熔融法或溶液法直接纺丝，只 能以有机纤维为原料，采用间接方法来制造。 以有机纤维为原料制造碳纤维的过程： 有机纤维 预氧化处理 高温碳化
碳纤维中缺陷的观察研究手段： 扫描电镜(SEM)：纤维表面缺陷 透射电镜(TEM)：纤维内部结构
碳纤维的分类
按原丝类型
按碳纤维性能 碳纤维的分类方法 按碳纤维的功能
按制造条件和方法
聚丙烯腈基 粘胶基 按原丝类型分类
沥青基
木质素纤维基
其他有机纤维基
通用级碳纤维：拉伸强度<1.4GPa，
拉伸模量 <140GPa
碳纤维的性能
碳纤维的物理性质：耐热性 热膨胀系数性 热导率 比热 导电性 润滑性 碳纤维的化学性质：耐一般的酸碱
碳纤维的缺陷
碳纤维中的缺陷主要来自两方面： 原丝带来的缺陷
碳化过程中可能消失小部分，但大部分将保留下来，变成碳纤维的 缺陷。
碳化过程带来的缺陷
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
碳化过程中，大量非C元素以气体形式逸出，使纤维表面及内部形 成空穴和缺陷。
按碳纤维 性能分类
高性能 碳纤维
高强度碳纤维 高模量碳纤维 超高强碳纤维
超高模碳纤维
高强－高模碳纤维 中强－中模碳纤维 等
受力结构用碳纤维
耐焰用碳纤维
按碳纤维的 功能分类
导电用碳纤维
润滑用碳纤维
耐磨用碳纤维 活性碳纤维
碳纤维：碳化温度1200～1500oC，碳含量
95％以上。
石墨纤维：石墨化温度2000oC以上，碳含
原丝
碳纤维的表面处理
途径： 清除表面杂质； 在纤维表面形成微孔或者刻蚀沟槽。增加表面能； 引进具有极性或者反应性官能团；形成能与树脂起作用 的中间层。
碳纤维
碳纤维
由有机纤维或低分子烃气体原料在气氛中经高温 （1500℃）碳化而成的纤维状化合物，其碳含量在90%以上。
石墨：六方晶系 碳纤维：乱层石墨结构
• 最基本的结构单元：石墨片层
• 二级结构单元：石墨微晶(由数张或数十张石墨片层组成) • 三级结构单元：石墨微晶组成的原纤维。直径在50nm左右， 弯曲，彼此交叉的许多条带状组成的结构。