碳纤维的分类与制造
碳纤维综述
碳纤维综述碳纤维指在化学组成中碳元素质量分数在 90%以上的纤维材料，是20世纪60年代开发成功的一种耐高温、耐腐蚀、热膨胀系数小、尺寸稳定性好、高强度、高模量新型碳材料。
碳纤维可采用聚丙烯腈纤维（PAN 纤维）、沥青纤维、粘胶纤维或木质素纤维等经过氧化、低温碳化、高温碳化而制成。
广泛应用于航空航天、体育休闲用品和一般工业领域。
碳纤维产业在发达国家支柱产业升级乃至国民经济整体素质提高方面，发挥着非常重要的作用。
碳纤维是上世纪 60 年代兴起的一种新型高性能材料，它具有很多优点，是一种理想的功能材料和结构材料。
起初是为宇航工业和军用飞机的需要发展起来的，但是如今己经广泛应用于商业、民用航空、文体、工业以及运输等领域，具有广阔的应用前景。
高性能碳纤维复合材料的开发应用，进一步促进了碳纤维工业的发展[1]。
[2]二：碳纤维的分类碳纤维一般按原料不同、性能、用途来进行分类。
具体分类如下：（1）碳纤维纸根据其原料不同分为：聚丙烯腈基碳纤维、沥青基碳纤维、黏胶基碳纤维三种。
（2）碳纤维按性能可分为：高性能碳纤维和低性能碳纤维。
其中高性能碳纤维有分为高强度碳纤维、高模量碳纤维、中模量碳纤维等类型。
低性能碳纤维分为耐火碳纤维、石墨碳纤维等类型。
（3）按用途不同分为五个等级：高模量（模量＞500GPa）、高强度（强度＞3GPa）、中模量（模量100～500GPa）、低模量（模量100～200GPa）、普通用途(模量＜100GPa ，强度＜1 GPa）[3]。
三：碳纤维的性能碳纤维呈黑色，坚硬，具有强度高、重量轻等特点，是一种力学性能优异的新材料。
碳纤维具有一些非常优异的特性:抗拉强度高，可高达3000~4000MPa，比钢高4倍，比铝高6一7倍;弹性模量高，可高达600GPa;密度小、比强度高，碳纤维的密度是钢的1/4，是铝的1/2，比强度比钢大16倍，比铝合金大12倍。
此外，还有耐高低温性能好，当温度高于400℃时，才出现明显的氧化，生成Co和Co2 ; 在非氧化气氛中，可在2000℃使用，即使在3000℃也不熔、不软;在-180℃下，钢铁都变得比玻璃脆，而碳纤维依旧很柔软; 耐腐蚀性强，能耐浓盐酸、硫酸、磷酸、苯、丙酮等，将碳纤维放在浓度为50%的盐酸、硫酸和磷酸中，200天后其弹性模量、强度和直径基本没有变化，其耐腐蚀性比黄金还好;热膨胀系数小、摩擦系数小和导热系数大，可以耐急冷急热，即使从3000℃降到室温也不会炸裂;导电性能好，电阻率为10-2 ~ 10-4Ω.cm;与其它材料相容性高、与生物的相容性好;又兼备纺织纤维的柔软，可加工性，设计自由度大，可进行多种设计，以满足不同产品的性能与要求。
碳纤维规格分类
碳纤维规格分类
碳纤维是一种轻质高强度的材料，被广泛应用于航空航天、汽车、运动器材等领域。
碳纤维的规格分类主要是根据其纤维的细度和数目来划分的。
1. 细度分类
碳纤维的细度通常用直径（或面积）来表示，常用的单位是微米（μm）。
按照细度分类，碳纤维可以分为以下几类：
- 高弹模碳纤维：细度在5-7μm之间，弹性模量高，适用于需要高刚度和强度的领域。
- 中等强度碳纤维：细度在7-8μm之间，弹性模量适中，适用于需要高强度和刚度的领域。
- 高强度碳纤维：细度在8-10μm之间，弹性模量适中，适用于需要高强度和轻量化的领域。
- 超高强度碳纤维：细度在10μm以上，弹性模量高，适用于需要极高强度和刚度的领域。
2. 数目分类
碳纤维的数目指的是单位面积上纤维的数量，常用的单位是每平方厘米的纤维数（个/cm）。
按照数目分类，碳纤维可以分为以下几类： - 稀疏碳纤维：每平方厘米的纤维数小于1000个/cm，适用于低要求的领域。
- 中等碳纤维：每平方厘米的纤维数在1000-2000个/cm之间，适用于一般要求的领域。
- 密集碳纤维：每平方厘米的纤维数大于2000个/cm，适用于高要求的领域。
综合细度和数目分类，可以得出不同规格的碳纤维产品，满足不同领域和应用的需求。
碳纤维分类标准
碳纤维分类标准
1. 碳纤维按原料分，就像做饭用不同食材一样，有 PAN 基碳纤维，这就好比我们常用的大米呀，用处广泛着呢！比如好多高端的自行车车架就是用它做的！
2. 还有沥青基碳纤维哦，它就像是独特风味的调料，虽然不那么常见，但在一些特殊领域可是大显身手，像一些高温环境下的零部件就有它的身影！
3. 按性能来分呢，也有高强型碳纤维呀，嗨，这简直就是个大力士，能承受超强的力量，航空航天领域可少不了它的助力！
4. 中强型碳纤维也有它的用武之地呀，就好像团队里可靠的中间人，虽然不是最突出的，但也是不可或缺的，一些日常的工业制品中就能见到它啦！
5. 高模型碳纤维呢，那像是舞蹈家一样，柔韧性超棒的，在对精度要求高的地方可吃香了，比如精密仪器的制作！
6. 按丝束大小分，小丝束碳纤维就跟小巧玲珑的宝石似的，精致且珍贵，往往用在要求非常高的地方，像一些医疗器材！
7. 大丝束碳纤维呢，那就是大块头有大用处呀，在大规模的生产中那可是发挥大作用，比如风力发电的叶片制造！
8. 碳纤维还能按用途分类呢，竞技体育领域用到的碳纤维，那就是让运动员如虎添翼的利器，能提升装备的性能呀！
9. 民用领域的碳纤维，就像是我们生活中的好帮手，让各种产品更轻便、更耐用呀！总之，碳纤维的分类标准可多了，每个分类都有它独特的魅力和价值呢！。
碳纤维的分类
碳纤维的分类
按原丝类型
按碳纤维性能 碳纤维的分类方法 按碳纤维的功能
按制造条件和方法
聚丙烯腈基 粘胶基 按原丝类型分类
沥青基
木质素纤维基
其他有机纤维基
通用级碳纤维：拉伸强度<1.4GPa，
拉伸模量 <140GPa
量99％以上。
按制造条件和 方法分类
活性碳纤维：气体活化法，碳纤维在600～
1200oC，用水蒸汽、CO2、
空气等活化。
气相生长碳纤维：惰性气氛中将小分子有
机物在的制造 碳纤维不能用熔融法或溶液法直接纺丝，只 能以有机纤维为原料，采用间接方法来制造。 以有机纤维为原料制造碳纤维的过程： 有机纤维 预氧化处理 高温碳化
碳纤维的性能
碳纤维的物理性质：耐热性 热膨胀系数性 热导率 比热 导电性 润滑性 碳纤维的化学性质：耐一般的酸碱
碳纤维的缺陷
碳纤维中的缺陷主要来自两方面： 原丝带来的缺陷
碳化过程中可能消失小部分，但大部分将保留下来，变成碳纤维的 缺陷。
碳化过程带来的缺陷
碳化过程中，大量非C元素以气体形式逸出，使纤维表面及内部形 成空穴和缺陷。
碳纤维
碳纤维
由有机纤维或低分子烃气体原料在气氛中经高温 （1500℃）碳化而成的纤维状化合物，其碳含量在90%以上。
石墨：六方晶系 碳纤维：乱层石墨结构
• 最基本的结构单元：石墨片层
• 二级结构单元：石墨微晶(由数张或数十张石墨片层组成) • 三级结构单元：石墨微晶组成的原纤维。直径在50nm左右， 弯曲，彼此交叉的许多条带状组成的结构。
原丝
碳纤维分类与定义
炭纤维分类和定义按原丝类型分类：适用于制造炭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、催化热解和炭化形成或生成相应的炭纤维。
粘胶基炭纤维是由粘胶原丝经过化学处理、炭化处理和高温处理制成的炭纤维。
从结构上看粘胶基炭纤维通常为各向同性的炭纤维。
此类炭纤维的原纤维（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聚丙烯腈基炭纤维是聚丙烯腈原丝经过预氧化处理、炭化和在尽可能高的温度下热处理制成的炭纤维。
沥青基炭纤维可分为各向同性沥青基炭纤维和各向异性沥青基炭纤维两大类。
由各向同性的沥青纤维经过稳定化、炭化而制得的炭纤维称为各向同性沥青基炭纤维，即力学性能较低的通用级沥青基炭纤维；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、炭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炭纤维。
气相生长炭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）的帮助生长的炭纤维。
气相炭纤维由可石墨化炭组成，通过2800度的高温可以转变为石墨纤维。
按力学性能分类高模型炭纤维（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（炭纤维模量的理论值）的30%以上、且拉伸强度与弹性模量之比小于1%的炭纤维。
高强型炭纤维（HT）。
通常这类炭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%。
中模型炭纤维（IM）它基本上是属于高模型一类的炭纤维，又称为高强中模型炭纤维。
其拉伸强度与高强型炭纤维相当，只是模量值稍高，可以达到炭纤维理论值的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。
碳纤维管分类标准
碳纤维管分类标准碳纤维管是一种由碳纤维制成的管状材料。
根据其特性和应用领域的不同，碳纤维管可以分为多个分类。
下面将从不同的角度对碳纤维管进行分类介绍。
一、按照材料组成分类1. 纯碳纤维管：由纯碳纤维制成，具有较高的强度和刚度，同时具备轻质化的优势。
常用于航空航天、运动器材等领域。
2. 碳纤维复合管：由碳纤维和其他材料（如环氧树脂）复合制成，可以根据需求调整材料配比，以获得更好的性能。
广泛应用于机械、汽车、建筑等领域。
二、按照制造工艺分类1. 卷绕碳纤维管：通过将碳纤维在模具上进行卷绕，再进行热固化处理而制成。
具有较好的强度和耐磨性，常用于航空航天、船舶等领域。
2. 拉伸碳纤维管：将碳纤维束进行拉伸并加热处理，使其形成管状结构。
具有较高的强度和刚度，常用于体育器材、航空航天等领域。
3. 注塑碳纤维管：将碳纤维与树脂混合后注入模具，并进行热固化处理。
具有较好的表面光洁度和尺寸稳定性，常用于电子产品、汽车零部件等领域。
三、按照外观形状分类1. 圆形碳纤维管：外观呈圆柱形，是最常见的碳纤维管形状。
广泛应用于机械、航空航天、运动器材等领域。
2. 方形碳纤维管：外观呈方形或矩形，具有较好的抗扭转性能。
常用于建筑、桥梁等领域。
3. 不规则碳纤维管：外观形状不规则，根据具体需求进行设计和制造。
常用于特殊场景下的应用，如医疗器械、船舶等领域。
四、按照应用领域分类1. 航空航天领域碳纤维管：具有轻质高强度的特点，常用于制造飞机、火箭等航空航天器材。
2. 运动器材领域碳纤维管：具有高强度和良好的刚性，常用于制造高尔夫球杆、自行车车架等运动器材。
3. 机械领域碳纤维管：具有优异的强度和刚度，可以替代传统金属材料，用于制造机械零部件、轴承等。
4. 建筑领域碳纤维管：具有轻质高强度的特点，常用于加固和修复混凝土结构、制造建筑材料等。
碳纤维管可以根据材料组成、制造工艺、外观形状和应用领域进行分类。
不同类别的碳纤维管具有不同的特点和应用范围，可以根据具体需求选择适合的碳纤维管进行应用。
碳纤维
碳纤维1.碳纤维的概念碳纤维，英文为Carbon Fiber，简称CF。
碳纤维是指由有机纤维经碳化及石墨化处理而得到的微晶石墨材料，是纤维中含碳量在95%左右的碳纤维和含碳量在99%左右的石墨纤维。
2．碳纤维的结构碳纤维的分子结构介于石墨与金刚石之间。
目前公认的碳纤维结构是由沿纤维轴高度取向的二维乱层石墨组成。
微晶的形状、大小、取向以及排列方式与纤维的制备工艺相关。
3.碳纤维的性质碳纤维兼具碳材料强抗拉力和纤维柔软可加工性两大特征,是一种的力学性能优异的新材料。
碳纤维拉伸强度约为2到7GPa，拉伸模量约为200到700GPa。
密度约为1.5到2.0克每立方厘米，这除与原丝结构有关外，主要决定于炭化处理的温度。
一般经过高温3000℃石墨化处理，密度可达2.0克每立方厘。
再加上它的重量很轻，它的比重比铝还要轻，不到钢的1/4，比强度是铁的20倍。
碳纤维的热膨胀系数与其它纤维不同，它有各向异性的特点。
碳纤维的比热容一般为7.12。
热导率随温度升高而下降平行于纤维方向是负值（0.72到0.90），而垂直于纤维方向是正值（32到22）。
碳纤维的比电阻与纤维的类型有关，在25℃时，高模量为775，高强度碳纤维为每厘米1500。
这使得碳纤维在所有高性能纤维中具有最高的比强度和比模量。
同钛、钢、铝等金属材料相比，碳纤维在物理性能上具有强度大、模量高、密度低、线膨胀系数小等特点，可以称为新材料之王。
碳纤维除了具有一般碳素材料的特性外，其外形有显著的各向异性柔软，可加工成各种织物，又由于比重小，沿纤维轴方向表现出很高的强度，碳纤维增强环氧树脂复合材料，其比强度、比模量综合指标，在现有结构材料中是最高的。
碳纤维树脂复合材料抗拉强度一般都在3500兆帕以上，是钢的7到9倍，抗拉弹性模量为230到430G帕亦高于钢；因此CFRP的比强度即材料的强度与其密度之比可达到2000兆帕以上，而A3钢的比强度仅为59兆帕左右，其比模量也比钢高。
碳纤维简介
3.体育休闲用品
• 体育应用中的三项重要应用为高尔夫球棒、 钓鱼杆和网球拍框架。 • 全世界40%的碳纤维高尔夫球棒都是由东丽 公司的碳纤维制成的。 • 全世界碳纤维钓鱼杆的产量约为每年2000万 副。 • 网球拍框架的市场容量约为每年600万副,其 它的体育项目应用还包括冰球棍、滑雪杖、 射箭和自行车,同时,碳纤维还应用在划船、 赛艇、冲浪和其它的海洋运动项目中。
沥青基碳纤维目前主要有两种类型：
力学性能较低的所谓通用级沥青基碳
纤维－－各向同性沥青碳纤维；
拉伸强度特别是拉伸模量较高的中间
相沥青基碳纤维－－各向异性沥青基 碳纤维。
• 碳纤维的生产工艺特点：
• 碳纤维生产工艺流程长、技术关键点多,是 一种多学科、多技术的集成工艺。制约我国 碳纤维发展的主要原因是PAN原丝质量不过 关,还有生产技术及设备等问题导致碳纤维 产品收率低下,生产成本较高。通常,原丝成 本占碳纤维生产成本的50%～65%,制约着碳 纤维的稳定生产和生产成本。
径在50nm左右，弯曲，彼此交叉的许多条带
状组成的结构。
碳纤维的皮芯层结构：
碳纤维由皮层、芯层及中间过渡区组成。
• 皮层：微晶较大，排列有序。 • 芯层：微晶减小，排列紊乱，结构不均匀。
基本性质
碳纤维是含碳量高于90%的无机高分子纤维。其中 含碳量高于99%的称石墨纤维。碳纤维的轴向强度和模 量高，无蠕变，耐疲劳性好，比热及导电性介于非金 属和金属之间，热膨胀系数小，耐腐蚀性好，纤维的 密度低，X射线透过性好。但其耐冲击性较差，容易损 伤，在强酸作用下发生氧化，与金属复合时会发生金 属碳化、渗碳及电化学腐蚀现象。因此，碳纤维在使 用前须进行表面处理。
• 材料的比强度愈高，则构件自重愈小，比模 量愈高，则构件的刚度愈大，从这个意义上 已预示了碳纤维在工程的广阔应用前景。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
Ｃ、芳纶纤维的化学性能
芳纶纤维具有良好的耐介质性能，对中性化学 药品的抵抗力一般是很强的，但易受各种酸碱的侵 蚀，尤其是强酸的侵蚀。
芳纶的湿强度几乎与干强度相等。对饱和水蒸 气的稳定性，比其它有机纤维好。芳纶对紫外线是 比较敏感的。若长期裸露在阳光下，其强度损失很 大，因此应加能阻挡紫外光的保护层。
芳纶纤维是苯二甲酰与苯二胺的聚合体，经溶 解转为液晶纺丝而成。
(1) 分子链由苯环和酰胺基按一定规律排列而成，具有良好 的规整性。致使芳纶纤维具有高度的结晶性。
(2) 键合在芳香环上刚硬的直线状分子键在纤维轴向是高度 定向的，各聚合物链是由氢键作横向连结。
沿纤维方向的强共价键和横向弱的氢键，造成芳纶纤维 力学性能各向异性，即纤维的纵向强度高，而横向强度低。
高强度、高模量、耐高温、耐腐蚀、低密度
纤维的苯环结构，使它的分子链难于旋转。 高聚物分子不能折叠，又呈伸展状态．形成棒 状结构，从而使纤维具有很高的模量。
聚合物的线性结构使分子间排列得十分 紧密，在单位体积内可容纳很多聚合物分子。 这种高的密实性使纤维具有较高的强度。
苯环结构由于环内电子的共轭作用，使 纤维具有化学稳定性，不发生高温分解。又 由于苯环结构的刚性，使高聚物具有晶体的 本质，使纤维具有高温尺寸的稳定性。
10 芳纶纤维
10.1 概述 10.2 芳纶纤维的结构与特性 10.3 芳纶纤维的制造 10.4 凯芙拉纤维的制品 10.5 芳纶纤维及其复合材料的应用
芳纶纤维：
10.1 概述
芳香族聚酰胺类纤维的通称，国外商 品牌号为凯芙拉 (Kevlar) 纤维 (美国杜邦 公司1968年开始研究，1973年研制成功)， 我国命名为芳纶纤维。
1. 表面清洁法 2. 气相氧化法 3. 液相氧化法 4. 表面涂层法
液相氧化法与气相氧化法比较：
液相氧化的效果比气相氧化法好，条件适当时，复合材 料的剪切强度可增加1倍以上，而纤维的强度仅略有下降。
原因：液相时只氧化纤维表面，而气相氧化剂可能渗 透较深，尤其在表面有微裂和缺陷处。
但液相氧化多为间歇操作，处理时间长，操作繁 杂，难以和碳纤维生产线直接相连接。
7 8.3~8.5 38~40
38
延伸率(%)
22 1.43~1.44
3.6 2.4 2~3.2 1.8~2.2 16~25 16~28 7~17 20~80 0.5 1.3 1.2 2.5~4
0.5~0.8 0.4
各类增强纤维比强度比模量
芳纶纤维的强度和模量高，密度低，因而此种增强纤 维有很高的比强度和比模量。
由于芳纶不熔融也不助燃，短时间内暴露在300℃以上， 对于强度几乎没有影响。在-170℃的低温下也不会变脆，仍 能保持其性能。
芳纶细纱和粗纱的热性能
性能 在空气中高温下长期 使用温度(℃) 分解温度(℃) 拉伸强度(MPa)
在室温下16个月 在50℃空气中2个月
在100 ℃空气中 在200 ℃空气中 拉伸模量(GPa) 在室温下16个月 在50℃空气中2个月
(1) 压缩性差，压缩强度仅有不到拉伸强 度的1/5。 (2) 紫外线照射时强度大幅下降。
10.2 芳纶纤维的结构与特性
10.2.1 芳纶纤维的结构
(1) 聚对苯甲酰胺 (聚对胺基苯甲酰) 纤维Poly (P-benzamide) 简称PBA纤维。
NH
NH2
CO n
O C CH3
(2)聚对苯二甲酰对苯二胺纤维 Poly (P-Phenlene terephthalamide) 简称PPTA纤维
丙酮
100
乙醇
100
三氯乙烯 100
甲乙酮 100
变压油 100
煤油
100
自来水 100
海水
100
过热水 100
饱和蒸汽 100
氟利昂22 100
21
1000
21
1000
21
24
21
24
60
500
60
500
100
100
一年
138
40
150
48
60
500
强度损失(%)
Kevlar-29 Kevlar-49
10.2.2 芳纶纤维的基本性能
A 、芳纶纤维的力学性能； Ｂ、芳纶纤维的热稳定性； Ｃ、芳纶纤维的化学性能。
A 、芳纶纤维的力学性能
芳纶纤维的特点是拉伸强度高，初始模量很高，而 延伸率较低。 单丝强度可达3773 MPa；254mm长的纤 维束的拉伸强度为2744 MPa，大约为铝的5倍。
芳纶纤维的拉伸强度约为E玻璃纤维的1.5倍，与碳纤 维相当或略高。拉伸模量仅次于碳纤维和硼纤维。
3
1
1
0
1.5
0
4.6
0
9.9
0
0
2
1.5
1.5
9.3
28
0
3.6
10.3 芳纶纤维的制造
1. 聚对苯撑对苯二甲酰胺的聚合
两个阶段
第一阶段
对苯二胺与对苯二甲酸酰氯缩 聚成对苯撑对苯二甲酰胺的聚合体。
第二阶段
聚合体溶解在溶剂中再进行 纺丝，制得所需要的纤维材料。
简单流程图
低温溶液缩聚法， 不能用熔融缩聚法
0.66 3.22 2.82 3.82 2.6~3.3 2.8~3.4 0.66~0.97 0.61~0.97 0.78~1.12 0.24~0.66 2.1 3.2 2.8 1.0~3.0 3.0~3.4 3.5 1.4~1.8
17.4 64.8 63.2 126.6 9~12 15~16 0.28~0.51 0.22~0.60 1.12~1.99 0.15~0.33 40 25 23
原因：聚对苯撑对苯二甲酰胺 是刚性链分子，分子链段的自 由旋转受到阻碍，玻璃化温度 与熔点温度较高。
常选用溶剂：六甲基磷酰胺、N-甲 基吡咯烷酮及二甲基乙酰胺等。
为防止对苯二甲酰的水解，反应 体系及溶剂中的含水量要严格控制。
低温溶液缩聚法可得到特性粘度大于5的聚合体， 但生产效率低。溶剂（HMPA)有毒，因此又发展了气 相缩聚方法。
水中的强度保留率高： 芳纶细纱在水中浸泡5min，而后在21℃水中
测定其拉伸性能，几乎没有影响。在88 ℃水中的 强度有所下降，强度保留率为21 ℃水中的85%。
收缩率和膨胀率小 具有良好的耐应力开裂性能，能在很长的时间内 保留很大的极限抗拉强度。
Ｂ、 芳纶纤维的热稳定性
芳纶纤维有良好的热稳定性，耐火而不熔，在180℃ 的温度下，仍能很好的保持其性能，当温度达487 ℃时 尚不熔化，但开始碳化。
强度和模量低，耐光性较差。
用途：主要用于易燃易爆环境的工作服，耐高温绝缘 材料，耐高温的蜂窝结构。
(2) 聚N, N-间苯双-(间苯甲酰胺)对苯二甲酰胺纤维
HN
HN CO
CO HN
CO n
H2N
O
NH2
O
C OH + H2N
+ HO C
主要用作抗燃纤维及耐高温绝缘材料
O C OH
为制得更高强度和模量的纤维，改进 纤维的耐疲劳性能，采用各种芳环和杂环 的二胺和二酰氯，与对苯二酰氯和对苯二 胺共聚。尚处于研制和试生产阶段。
将有机纤维经过稳定化处理变成耐焰 纤维，然后再在惰性气氛中于高温下进行 焙烧碳化，使有机纤维失去部分碳和其他 非碳原子，形成以碳为主要成分的纤维状 物。此法用于制造连续长纤维。
以聚丙烯腈（PAN）为原料制造的碳纤维 PAN原丝制备碳纤维的过程分为三个阶段： 预氧化：200℃～300℃的氧化气氛中，原丝受张力情况下进行
ARAMID纤维包括三种牌号的产品，宇并航重、改造名船称。
PRD--49--IV改称为芳纶--29；
工业的复合 材料制件。
PRD--49--III改称为芳纶--49；
B纤维改称为芳纶。
主要用于橡胶增强，制造轮 胎、三角皮带、同步带等
（1）不熔融 （2）高温能保持高强度与高弹性模量 （3）耐热、不易燃烧 （4）尺寸稳定、几乎不发生蠕变 （5）耐药性好，在有机溶剂及油中性能不下降 （6）耐疲劳性，耐磨性好 （7）对放射性线的抵抗性大 （8）非导电、且诱电性能优越 （9）与无机纤维相比振动吸收性好、减衰速度快
初始拉伸模量 (GPa)Nomex源自KevlarKevlar-29
Kevlar-49 芳纶Ⅱ 芳纶Ⅰ 尼龙6 尼龙66 涤纶 丙纶
碳纤维M40 碳纤维T500 碳纤维T300 E玻璃纤维 高强2#玻璃纤维
硼纤维 氧化铝纤维
1.38 1.43~1.44
1.44 1.44 1.44 1.465 1.14 1.14 1.38 0.90 1.81 1.74 1.75 2.54 2.54 3.9
CO
CO NH
NH
n
O
O
Cl C
C Cl + NH2
NH2
(1) 聚间苯二甲酰间苯二胺纤维
CO CO NH
NH n
O
Cl C
O
NH2
C Cl + NH2
高温性能好，高温下的强度保 持率好，以及尺寸稳定性、抗氧化 性和耐水性好，不易燃烧，具有自 熄性，耐磨和耐多次曲折性好，耐 化学试剂，绝热性能也较好。
8 碳纤维
1. 碳纤维概念 2. 碳纤维的制作方法 3. 以聚丙烯腈 (PAN) 为原料制造的碳纤维 4. 碳纤维的表面处理
由有机纤维或低分子烃气体原料在惰 性气氛中经高温(1500ºC)碳化而成的纤维 状碳化合物，其碳含量在90%以上。
制造的方法：
在惰性气氛中将小分子有机物(如 烃或芳烃等）在高温下沉积成纤维。 此法用于制造晶须或短纤维，不能用 于制造长纤维。
高强度、高模量、耐高温、耐腐蚀、低密度