现代碳纤维工业化的分类及命名作的路线图大全

现代碳纤维产业化路线是原丝碳化工艺。所用三种原料的成分及含碳量见表。

用于制造碳纤维的原纤维名称 化学成分 碳含量/% 碳纤维收率/% 粘胶纤维（C6H10O5)n4521~35聚丙烯腈纤维（C3H3N）n6840~55沥青纤维C、H9580~90

用这3种原纤维制造碳纤维的过程包括：稳定化处理（200~400℃空气，或用阻燃剂化学处理）、碳化（400~1400℃、氮气）和石墨化（1800以上） ℃，氩气气氛下）。为了提高碳纤维与复合材料基体的附着力，需要进行表面处理、上浆、干燥等工序。

另一种制造碳纤维的方法是气相生长法。在催化剂存在下，甲烷和氢气的混合气体在1000℃的高温下反应，得到最大长度为50cm的不连续短切碳纤维。其结构不同于聚丙烯腈基或沥青基碳纤维，易于石墨化，机械性能好，导电率高，易于形成夹层化合物。 （见气相生长碳纤维）

分类与命名

目前，碳纤维的主要产品有聚丙烯腈、沥青和粘胶。 “碳纤维”这个词其实是各种碳纤维的总称，所以分类和命名非常重要。

1970 年代后期，国际理论与应用化学联合会 (IUPAC) 规定了碳纤维的分类和命名法。首先用PAN（聚丙烯腈）、MP（中间相沥青）和VS（粘胶）表示碳纤维的种类，然后用小写英文字母表示热处理温度，如lht（表示热处理温度，1400以下℃），hht（热处理温度2000℃以上），然后加上表示性能的符号（如HT表示高强度，HM高模，SHT超高强度，HTHS高强度高应变，IM中模式和UHM超高模式等）。同时指出聚丙烯腈基、粘胶基和普通沥青基碳纤维都是难石墨化的高分子碳纤维碳纤维环氧树脂，而中间相沥青基碳纤维和气相生长碳纤维则容易石墨化。碳。

在第三届国际碳纤维会议（伦敦碳纤维环氧树脂，1985）上，提出将碳纤维按力学性能分为以下5个等级。

超高模量（UHM）：模量在395GPa以上；

高模量（HM）：模量在310~395GPa之间；

中间模量（IM）：模量在255~310GPa之间；

超高强度等级（UHT）：强度在3.5GPa以上，

模量低于 255GPa;

高强度等级 (HT)：强度高达 3.5GPa。

这两种评分方法都有缺点。目前高性能碳纤维制品的分类是由生产厂家标明的：原纤的种类、单丝孔的数量、直径、排列方式（如平行、缠结、加捻等），有无表面处理（及其类型），有无上浆（和浆料类型）等。一些重要的高性能商品名称和性能可以在聚丙烯腈基碳纤维和沥青基碳纤维中看到。

前景

在 1990 年代初期，高性能和超高性能碳纤维面世，未来的工作预计将集中在改进工艺、扩大生产、降低成本和开发应用方面。一些特殊的碳纤维，如抗氧化碳纤维（提高复合材料的使用温度）、低密度碳纤维（用于0.035mm超薄预浸带）、高导热低阻碳纤维（满足屏蔽电磁、射频的要求，可用于干扰，可散发多余的热能）、低热膨胀系数碳纤维（用于卫星天线系统、镜子等）、中空碳纤维（用于飞机制造业，提高复合材料的冲击韧性，核反应堆中的高温过滤介质，从血清和血浆中分离生物分子的介质）和活性炭纤维将随着科学和工程的发展而得到很大发展。气相法碳纤维在近期会有一个稳定的工艺，连续生产会有明显的进展，预计工业化生产的日期不会太远。