干貨丨碳纖維復合材料的特性、生產流程及加工方法

棉棉網干貨 第83期~

碳纖維是優質聚丙烯腈(PAN)原料經過特殊工藝加工而成，PAN基碳纖維束絲有1000到48000根單絲，每根單絲直徑5-7μm。碳纖維通常與樹脂一起固化形成復合材料。

碳纖維復合材料與金屬（如鋁）或其他纖維增強復合材料制成的零件相比，重量輕，強度高。獨特的性能和設計使碳纖維成為各種工藝和應用的理想選擇。

碳纖維的優良特性

1.1 主要力學性能：

①高強度

②高模量

③低密度

④低蠕變率

⑤吸振性良好

⑥耐疲勞

1.2 化學性能

①化學惰性

②無腐蝕性

③耐酸、耐堿、耐有機溶劑zui

1.3 熱學、電學性能

①低熱膨脹

②低導熱率

③低X光吸收率

④無磁性

⑤高導電率

碳纖維的生產工藝

①碳纖維生產是一個高能耗的過程。由于加工是準連續的，每批產品的生產時間可能需要幾周。

②生產經過特殊處理的優質聚丙烯腈(PAN)原絲開始。

③然后，PAN原絲通過拉伸實現分子優化和結構取向。

④PAN原絲在線質量控制，保證工藝的連續性和高效性。

⑤原絲與高溫空氣接觸，成為預氧化聚丙烯腈纖維。

⑥將PAN氮氣高溫爐中的預氧化纖維逐漸升高，碳化成碳纖維。碳纖維為1萬–1,500°C較終碳化使其具有強度和剛度，并保證其它材料的性能。

⑦高模量碳纖維的類型是20000–3,000 °C完成石墨化。

⑧碳纖維的表面處理或氧化蝕刻使表面具有活性。

⑨涂層聚合物涂層(上漿)，提高纖維加工性、含浸性和組合性。

⑩將連續纖維纏繞在線軸上。

此外，短切碳纖維或研磨纖維也可以切斷形成。

碳纖維的加工方法

3.1 干法加工

①預成型體

②織物

③炭繩

④多軸織物/無屈曲織物(NCF)

⑤單向織物/經編織物

⑥特種紙

3.2 濕法加工/配合樹脂加工

①熱固性預浸料

②熱塑性帶

③纏繞

④RTM、VARTM以及SCRIMP

⑤其他樹脂注入工藝，如RIM與SRIM

拉擠成型

來源：藍鯨起飛

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