河南航天航空用碳纤维种类不同工艺有何区别

现代碳纤维工业化的路线是前驱纤维炭化工艺法。

制造碳纤维用的原纤维名称化学组分碳含量、碳纤维收率、黏胶纤维(C6H10O5)n4521~35聚丙烯腈纤维(C3H3N)n6840~55沥青纤维C，H9580~90

采用这3种原纤维制造炭纤维的流程都包括:稳定化处理(在200~400℃空气，或用耐燃试剂等化学处理)，碳化(400~1400℃，氮气)和石墨化(1800℃以上，氩气气氛下)。为了提高炭纤维与复合材料基质的粘接性能需进行表面处理、上浆、干燥等工序。

另一种制造碳纤维的方法是气相生长法。将甲烷与氢的混合气体在催化剂的存在下，于1000℃高温下反应，可制得不连续的短切碳纤维，最大长度可达50 cm。其结构不同于聚丙烯腈基或沥青基碳纤维，易石墨化，力学性能良好，导电性高，易形成层间化合物。 开槽针床的基体层压碳纤维预浸料，由于重量轻，有利于提高经编机的编织速度，降低能耗；河南航天航空用碳纤维种类不同工艺有何区别

稳定：使用400度加热氧化的方法使热塑性PAN线形大分子链转化为非塑性耐热梯形结构，使其在高温下不熔不燃，保持纤维形态，热力学处于稳定状态。

碳化：需要在温度1千到2千度，将PAN中非碳元素驱除，而后生成含碳量90%以上的具有乱层石墨结构的碳纤维。

石墨化：需要温度在2千到3千度，将无定型、乱层结构的碳化材料向三维石墨结构转化，是提高碳纤维模量的主要技术措施。

碳纤维从原丝生产工艺到制成品的详细过程就是由上道原丝生产工艺产出PAN原丝，经过送丝架湿热预牵伸后，由牵伸机器依次传送到预氧化炉，经过数台预氧化炉群的不

同梯度的温度烤化后，形成氧化纤维即预氧丝；预氧丝经过中温、高温碳化炉后形成碳纤维；碳纤维再经过表面处理上浆、干燥等工艺得到碳纤维成品。全过程连续走丝，

精确控制，任何一道工序出现些许问题都会影响稳定生产和碳纤维产品的质量。碳纤维生产工艺流程长，技术关键点多，生产壁垒高，是多学科、多技术的集成。

河南航天航空用碳纤维种类不同工艺有何区别利用碳纤维复合材料的结构可设计性，根据使用需求及受力分析，设计并制备合适形状的碳纤维机械手臂结构件。

碳纤维的制造过程

拉丝：把原材料经过加热，它是增强材料：缠绕成型用的增强材料，主要是各种纤维纱：如无碱玻璃纤维纱，中碱玻璃纤维纱，碳纤维纱，强度较高的玻璃纤维纱，芳纶纤维纱及表面毡等。树脂基体，及各种填料。，挤压形成凝胶形状的丝条，塑料纤维是用数千条计的细丝组成。

稳定：经过400度加热氧化，使热塑性大分子转换成耐热性结构。使其在高温下不融不燃，保持纤维形状，热力处于稳定状态碳化：加温1千-2千度将非碳原子驱离，随着高温氧化变成黑色，再经过碳化炉碳原子结合在纤维上。

人们对推动碳纤维整体需求的各个行业和应用有着不同的看法，有些行业下滑，有些行业则会上涨。那些已经收缩的领域尤其是航空航天领域，导致碳纤维行业的总量在2020年看起来相对平稳，预计2021年只会有非常温和的增长。但是，长期前景更为乐观。在未来几年内，可以合理预期碳纤维行业将再次恢复较强劲的同比增长。至于碳纤维行业的产能，全球碳纤维生产商的铭牌产能合计约为16万吨，足以满足当前需求。一些生产商正在计划增加新的工厂和产能，以满足日益增长的未来需求。必须牢记，碳纤维仍处于早期发展阶段。飞机是通过手工制造的，每天只有一两架；其他应用稍高一些，但仍然没有自动化。与之相比，汽车的批量生产速度超过每分钟一辆。如今，碳纤维仍主要用于小批量应用，尚未实现“大量生产”。

碳纤维重量轻但比强度高，是要求较高的机械设备轻量化的理想材料。

碳纤维复合材料在飞机上的使用比例不断提升,使用部位逐步由受力较小的前缘、扰流板等构件，向机翼、机身等飞机主要受力部件发展，当前国产客机复合材料用量与国际水平仍有明显差距，未来国产飞机复合材料含量的提升空间广阔。

根据航空工业集团发布的《2019~2038年民用飞机中国市场预测年报》，预计2019～2038年间，中国民用航空市场需要补充7630架客机，总价值将超过1万亿美元。随着我国民用大型客机项目稳步推进，未来随着更多国产机型的量产，碳纤维复合材料行业将迎来更大发展空间。

碳纤维复合材料的密度只有钢的三分之一，比铝合金轻30%左右。河南航天航空用碳纤维种类不同工艺有何区别

碳纤维机械臂不仅降低了自重和能耗，且在严寒、高温等天气环境下工作性能稳定，能够准确、速度完成指令。河南航天航空用碳纤维种类不同工艺有何区别

提到碳纤维我都会想到是坚固，轻便并且价格昂贵（相对于钢材和铝产品）例如用在F1赛车等要要求产品上，但现在有在民用汽车上，其实碳纤维是广义的物质统称，衍生出来的复合类材质很多。

不同的复合材料根据碳化率不同高温热处理温度成本也不一样，从而生不同碳纤维材料之间的价格也会相差很大。随着技术的发展，应用范围变大，更多资金的投入，回收再利用技术的成熟，碳纤维的成本会进一步下降。碳纤维复合材料在汽车上的应用会越来越多。

因此，碳纤维在汽车领域的应用会越来越广阔，将来汽车的排放会越来越低碳，而汽车本身将越来越“高碳”。未来颠覆汽车的两个技术就是，碳纤维新材料，智能化。

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