碳纖維是以高質(zhì)量聚丙烯腈(PAN)為原料經(jīng)過(guò)特殊工藝加工而成，PAN基碳纖維束絲中擁有1000至48000根單絲，每根單絲直徑為5-7μm。碳纖維通常與樹(shù)脂一起固化形成復(fù)合材料。

與金屬（例如鋁）或其他纖維增強(qiáng)復(fù)合材料制造的零部件相比，碳纖維復(fù)合材料部件質(zhì)量輕、強(qiáng)度大。獨(dú)特的性能加之可設(shè)計(jì)性，令碳纖維成為各種工藝和應(yīng)用的理想選擇。

1、碳纖維的優(yōu)異特性

1.1 主要力學(xué)性能：

高強(qiáng)度

高模量

低密度

低蠕變率

吸振性良好

耐疲勞

1.2 化學(xué)性能

化學(xué)惰性

無(wú)腐蝕性

強(qiáng)耐酸、耐堿以及耐有機(jī)溶劑性

1.3 熱學(xué)、電學(xué)性能

低熱膨脹

低導(dǎo)熱率

低X光吸收率

無(wú)磁性

高導(dǎo)電率

2、碳纖維的生產(chǎn)流程

碳纖維生產(chǎn)是高能耗的過(guò)程。由于加工都是準(zhǔn)連續(xù)的過(guò)程，因此，每個(gè)產(chǎn)品批次的生產(chǎn)時(shí)間可能需要數(shù)周。

生產(chǎn)從經(jīng)過(guò)特別處理的高質(zhì)量聚丙烯腈(PAN)原絲開(kāi)始。

然后，PAN原絲經(jīng)過(guò)牽伸從而實(shí)現(xiàn)分子優(yōu)化和結(jié)構(gòu)取向。

PAN原絲在線質(zhì)量控制以確保過(guò)程的連續(xù)性和高效性。

原絲接觸高溫空氣，變成預(yù)氧化聚丙烯腈纖維。

將PAN預(yù)氧化纖維置于氮?dú)飧邷貭t中，逐步升高的溫度，碳化成碳纖維。碳纖維在1,000–1,500°C以上進(jìn)行最終碳化，令其獲得強(qiáng)度和剛性，并確保其它材料性能。

高模量碳纖維類型還要在2,000–3,000 °C下完成石墨化。

對(duì)碳纖維進(jìn)行表面處理或氧化蝕刻，令表面具有活性。

涂覆聚合物涂層（上漿），提高纖維加工性、含浸性以及結(jié)合性。

將連續(xù)纖維纏繞到線軸之上。

此外，還可切斷形成短切碳纖維或經(jīng)研磨形成研磨纖維。

3、碳纖維的加工方法

3.1 干法加工

預(yù)成型體

織物

炭繩

多軸向織物/無(wú)屈曲織物(NCF)

單向織物/經(jīng)編織物

特種紙

3.2 濕法加工/配合樹(shù)脂加工

熱固性預(yù)浸料

熱塑性帶

纏繞

RTM、VARTM以及SCRIMP

其它樹(shù)脂注入工藝，譬如RIM與SRIM

拉擠成型