碳纤维的分类及特点介绍

　　碳纤维是由有机纤维经碳化及石墨化处理而得到的微晶石墨材料，具有很高强度和模量的耐高温纤维，为化纤的高端品种。碳纤维不仅具有碳材料的固有本征特性，又兼具纺织纤维的柔软可加工性。它比重不到钢的1/4，但强度却非常强。而且其耐蚀性出类拔萃，是新一代增强纤维。

　　产品分类：

　　按原丝类型分类：

　　适用于制造碳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、催化热解和碳化形成或生成相应的碳纤维。

　　1、粘胶基碳纤维：是由粘胶原丝经过化学处理、碳化处理和高温处理制成的碳纤维。从结构上看粘胶基碳纤维通常为各向同性的碳纤维。此类碳纤维的原纤维(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

　　2、聚丙烯腈基碳纤维：是聚丙烯腈原丝经过预氧化处理、碳化和在尽可能高的温度下热处理制成的碳纤维。

　　3、沥青基碳纤维：可分为各向同性沥青基碳纤维和各向异性沥青基碳纤维两大类。由各向同性的沥青纤维经过稳定化、碳化而制得的碳纤维称为各向同性沥青基碳纤维，即力学性能较低的通用级沥青基碳纤维;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、碳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碳纤维。

　　4、气相生长碳纤维：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)的帮助生长的碳纤维。气相碳纤维由可石墨化碳组成，通过2800度的高温可以转变为石墨纤维。

　　按力学性能分类 ：

　　1、高模型碳纤维(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(碳纤维模量的理论值)的30%以上、且拉伸强度与弹性模量之比小于1%的碳纤维。

　　2、高强型碳纤维(HT)：通常这类碳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%。

　　3、中模型碳纤维(IM)：它基本上是属于高模型一类的碳纤维，又称为高强中模型碳纤维。其拉伸强度与高强型碳纤维相当，只是模量值稍高，可以达到碳纤维理论值的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。

　　按碳纤维炭化不同分：

　　1、石墨化碳纤维布，可以耐2000—3000度高温。

　　2、碳纤维布，可以耐1000度左右高温。

　　3、预氧化碳纤维布，可以耐200—300度高温。

　　按织造方式的不同分：

　　1、机织碳纤维布，主要有：平纹布，斜纹布，缎纹布，单向布等。

　　2、针织碳纤维布，主要有：经编布，纬编布，圆机布(套管)，横机布(罗纹布)等。

　　3、编织碳纤维布，主要有：套管，盘根，编织带，二维布，三维布，立体编织布等。

　　4、碳纤维预浸布，主要有：干法预浸布，湿法预浸布，单向预浸布，预浸带，无托布，有托布等。

　　5、碳纤维无纺布，非织造布，即碳纤维毡，碳毡，包括短切毡，连续毡，表面毡，针刺毡，缝合毡等。

　　产品特点：

　　1、材料质轻高强：抗拉强度3200～4000MPa，为同截面钢材的10倍以上，比重2.0~3.0g/cm3，单层厚度0.112～0.167mm，用粘结剂将它与结构物粘贴后形成一体，厚度仅为2mm左右，不用预加工，施工方便，不用加压和起重，并且在提高构件静荷载、动荷载、构件刚度、构件的抗蠕变和构件的耐久性上都有突出的的效果。

　　2、施工便捷：占用场地少，不需大型机具，没有湿作业，无需动火，无需现场固定设施，施工工效高。

　　3、高耐久性：不会生锈，非常适合高酸、碱、盐及大气腐蚀环境中使用，还具有抗疲劳强度高，耐磨损、抗老化等优点 。

　　工艺流程：

　　退丝——集线—— 卧式干燥炉 ——预氧化炉1 ——预氧化炉2——预氧化炉3——低温炭化炉——高温炭化炉——表面处理1——表面处理2——水洗——卧式干燥炉——上浆 ——立式干燥炉——收丝。

　　产品应用：

　　因为碳纤维又轻又坚硬，所以它的用途很广泛。

　　用碳纤维制造的增强塑料质地强而轻，耐高温、防辐射、耐水、耐腐蚀，是制造飞行器、兵器及耐腐蚀设备等的优良材料。

　　近年来碳纤维更是广泛被使用于大型飞机，例如空中客车的A350与A380，波音787均利用碳纤维复合材料来减轻耗油量。

　　另外大型风力发电机的叶片，赛车、汽机车的车身均为碳纤维复合材料需求量增加的重要因素。脚踏车亦有使用碳纤维复合材料作为车架，但因碳纤维复合材料制造成本高，多为高阶车种才能使用。