碳素纤维简介
知识点四碳纤维资料
高性能CF
高强度CF （HS） 高模量CF （HM） 超高强CF （UHS） 超高模CF （UHM） 高强－高模CF 中强－中模CF 等
高分子材料专业 聚合物复合材料
知识点四 碳纤维
按碳纤维的 功能分类
受力结构用CF 耐焰用CF 导电用CF 润滑用CF 耐磨用CF 活性CF
高分子材料专业 聚合物复合材料
❖ 1970年日本昊羽化学公司实现沥青基碳纤维的工业规模生 产；
❖ 1980年以酚醛纤维为原丝的活性碳纤维投放市场。
高分子材料专业 聚合物复合材料
知识点四 碳纤维
❖ 1988年，世界碳纤维总生产能力为10054吨/年，其中聚丙 烯腈基碳纤维为7840吨，占总量的78％。日本是最大的 聚丙烯腈基碳纤维生产国，生产能力约3400吨/年，占总 量的43％。
高分子材料专业 聚合物复合材料
2、物理性能
碳纤维的物理性能
热
耐 热 性
膨 胀 系
热 导 率
比 热
导 电 性
密 度
润 滑 性
其 他
数
高分子材料专业 聚合物复合材料
知识点四 碳纤维
耐热性： 在不接触空气或氧化性气氛时，碳纤维具有突出的耐热性，
在高于1500oC下强度才开始下降。 热膨胀系数：
CF的热膨胀系数具有各向异性的特点。 平行于纤维方向为负值 垂直于纤维方向为正值
采用碳纤维复合材料制造汽车
构件不仅可使汽车轻量化，还
可以使其具有多功能性。例如，
用碳纤维增强树脂基复合材料 制造的发动机挺杆，利用其阻
碳纤维汽车弹簧片
尼减振性能，可降低振动和噪
声，行驶有舒适感。
知识点四 碳纤维
3、土木建筑上的应用 比如，短切碳纤维增强水 泥基复合材料可以制造各 种幕墙板，实现建材的轻 量化，特别是沿海建筑显 示出优异的耐蚀性。利用 碳纤维的导电性能可用来 制造采暖地板。
碳素纤维
1、涤纶优点：耐热性高，抗皱、挺括、有弹性、可机洗，缩水小，易洗快干，保行性好，耐日晒缺点：吸湿性差，不透气，且易吸灰、起球、起静电。
洗涤：可用一般洗衣粉或普通肥皂，可机洗、手洗。
温度在40—50℃之间，不宜用力绞拧。
最近，从一些隐蔽性行业中可发觉到，涤纶在特种领域和后加工上仍然有广阔的市场前景：1、德国在盛泽的独资制绳业独树一帜，从生产设备到营销网都具有保密性，有部分绳子是内销的，原料是从山东某地购进的，效益十分可观。
2、在涤纶高强、异收缩、抗静电、抗紫外，阻燃等领域运用不很明显，但至少有人已在参与开发功能化服饰产品。
3、在后整理冷门加工上，也有人把不同类的涤纶布通过粘合整理出各种复合布匹、市场潜力较强。
在当前民用涤丝普遍看好、看稳形势下，提前考虑涤纶特殊用途纤维的发展也不失为明智的想法中投顾问化工行业研究员常轶智指出，近年来，随着我国经济的不断发展以及人们生活水平的逐渐提高，市场上对涤纶系列产品的需求快速增长，随之涤纶纤维的产能也不断扩增，目前，我国已经逐渐发展成为世界上涤纶产量最大的国家，是世界上涤纶系列产品的重要生产加工基地。
据中投顾问发布的《2010-2015年中国涤纶市场投资分析及前景预测报告》显示，2002年我国涤纶纤维产量为77.22万吨，同比增长22.8%；2003年我国涤纶纤维产量为91.33万吨，同比增长18.68%；2004年我国涤纶纤维产量为113.8万吨，同比增长22.8%；2005年我国涤纶纤维产量为127.01万吨，同比增长15.56%；2006年我国涤纶纤维产量为160.46万吨，同比增长11.35%；2007年我国涤纶纤维产量为191.77万吨，同比增长18.84%；2008年我国涤纶纤维产量为200.46万吨，同比增长4.13%；2009年我国涤纶纤维产量为220.44万吨，同比增长14.52%。
常轶智指出，由以上数据可以看出，我国涤纶纤维的总产量在逐年增长。
碳纤维是什么材料
碳纤维是什么材料碳纤维是一种由碳元素纤维化制成的高强度材料，具有轻质、高强度、耐腐蚀、耐高温等优良特性。
它被广泛应用于航空航天、汽车制造、体育器材、建筑材料等领域，成为现代工业中不可或缺的材料之一。
首先，碳纤维是由有机聚合物纤维经过高温碳化而成的。
其主要原料为聚丙烯、聚丙烯腈等有机合成纤维，经过特殊工艺处理后，形成具有高度结晶度和完整结构的碳纤维。
这种材料具有非常高的比表面积和优异的机械性能，可以承受较大的拉伸和压缩力，同时重量却非常轻，是传统金属材料的数倍甚至数十倍。
其次，碳纤维的应用领域非常广泛。
在航空航天领域，碳纤维被广泛应用于飞机、导弹、卫星等航空器的结构材料中，因为其轻质高强的特性可以大幅减轻飞行器的自重，提高燃料利用率和飞行性能。
在汽车制造领域，碳纤维被用于制造汽车车身、底盘等部件，可以减轻汽车自重，提高燃油经济性和行驶稳定性。
在体育器材领域，碳纤维被用于制造高尔夫球杆、网球拍、自行车等，因为其高强度和轻质可以提高运动器材的性能。
在建筑材料领域，碳纤维被用于加固混凝土结构、制造建筑外墙板等，可以提高建筑材料的耐久性和安全性。
最后，随着科技的不断进步，碳纤维的应用前景将更加广阔。
随着碳纤维制造工艺的不断改进和成本的不断降低，碳纤维将会在更多领域得到应用，比如医疗器械、船舶制造、新能源领域等。
同时，碳纤维的再生利用和环保性能也将成为未来发展的重要方向，推动碳纤维材料行业的持续发展。
综上所述，碳纤维作为一种具有优异性能的材料，在现代工业中扮演着越来越重要的角色。
它的轻质、高强、耐腐蚀、耐高温等特性，使其在航空航天、汽车制造、体育器材、建筑材料等领域得到广泛应用，并且在未来有着更加广阔的发展前景。
碳纤维的发展将会推动相关产业的发展，为人类社会的进步做出更大的贡献。
碳纤维材料
碳纤维外壳的Thinkpad
碳纤维三脚架
碳纤维自行车
碳纤维应用实例
集热管
碳纤维医疗填平床板
太阳能热水器
碳纤维应用实例
碳纤维在工业中的应用
传统使用中碳纤维除用作绝热保温材料外，一般不单独使用，多作 为增强材料加入到树脂、金属、陶瓷、混凝土等材料中，构成复合材料。 碳纤维增强的复合材料可用作飞机结构材料、电磁屏蔽除电材料、人工 韧带等身体代用材料以及用于制造火箭外壳、机动船、工业机器人、汽 车板簧和驱动轴等。
第三、碳化，其温度为：聚丙烯腈纤维1000到1500℃，沥青1500到1700℃，粘胶 纤维400到2000℃。 第四、石墨化，聚丙烯腈纤维为2500到3000℃，沥青2500到2800℃，粘胶纤维 3000到3200℃。 第五、表面处理，进行气相或液相氧化等，赋予纤维化学活性，以增大对树脂的亲 和性。 第六、上浆处理，防止纤维损伤，提高与树脂母体的亲和性。所得纤维具有各种不 同的断面结构。
按力学性能分为通用型和高性能型。通用型碳纤维强度 为1000兆帕、模量为100G帕左右。高性能型碳纤维又分 为高强型（强度2000兆帕、模量250G帕）和高模型（模 量300G帕以上）。强度大于4000兆帕的又称为超高强型； 模量大于450G帕的称为超高模型。
碳纤维原丝企业
就全球碳纤维产能来看，前 5大碳纤维生产企业市场 占有率达到 60%以上，其中 Toray 产能占比 18%
二、热膨胀系数小
绝大多数碳纤维本身的热膨胀系数，室内为负数（0.5～-1.6）×10-6/K，在200～400℃时为零，在小于 1000℃时为1.5×10-6/K。由它制成的复合材料膨胀系数 自然比较稳定，可作为标准衡器具。
三、导热性好
通常无机和有机材料的导热性均较差，但碳纤维的导 热性接近于钢铁。利用这一优点可作为太阳能集热器材料、 传热均匀的导热壳体材料。
碳纤维布用途及简介
碳纤维布用途及简介
又称碳素纤维布,碳纤布,碳布,碳纤维织物,碳纤维带,碳纤维片材(预浸布)等
Carbon Fiber Cloth or Fabric and Tape,carbon
fabric,carbon fiber sheet,prepreg...
一按碳纤维原丝不同主要可以分为:
1,PAN基碳纤维布(市场上90%以上为该种碳纤维布);2,黏胶基碳纤维布;3,沥青基碳纤维布
二按碳纤维规格不同主要可以分为:
1,1K碳纤维布;2,3K碳纤维布,3,6K碳纤维布;4,12K碳纤维布;5,24K 及以上大丝束碳纤维布
三按碳纤维炭化不同主要可以分为:
1,石墨化碳纤维布,可以耐2000--3000度高温;2,碳纤维布,可以耐1000度左右高温,3,预氧化碳纤维布,可以耐200--300度高温四按织造方式的不同主要可以分为:
1,机织碳纤维布,主要有:平纹布,斜纹布,缎纹布,单向布等;
2,针织碳纤维布,主要有:经编布,纬编布,圆机布(套管),横机布(罗纹布)等;
3,编织碳纤维布,主要有:套管,盘根,编织带,二维布,三维布,立体编织布等;
4,碳纤维预浸布,主要有:干法预浸布;湿法预浸布;单向预浸布;预浸带;无托布;有托布等;
5,碳纤维无纺布,非织造布,即碳纤维毡,碳毡,包括短切毡,连续毡,表面毡,针刺毡,缝合毡等...。
碳纤维是什么材料贵吗
碳纤维是什么材料贵吗
碳纤维是一种由碳元素纤维化制成的高强度、高模量材料，广泛应用于航空航天、汽车、体育器材等领域。
它的贵不贵主要取决于其制备工艺、原材料成本以及市场需求等因素。
首先，碳纤维的制备工艺非常复杂，需要高温高压条件下进行碳化和石墨化处理，再经过拉拔、纺丝等工艺制备而成。
这些工艺要求设备精密、生产环境严苛，因此制备成本较高。
另外，碳纤维的原材料也是高纯度的聚丙烯腈纤维，价格较昂贵。
这些因素都导致了碳纤维的生产成本较高，从而使得其售价居高不下。
其次，市场需求也是影响碳纤维价格的重要因素。
随着科技的发展和应用领域的不断拓展，碳纤维的需求量逐渐增加。
特别是在航空航天、汽车等领域，对轻质高强材料的需求日益增加，这使得碳纤维的市场需求量大大提升。
供需关系的变化也直接影响了碳纤维的价格，因此在市场上碳纤维的价格也相对较高。
综上所述，碳纤维的制备成本高、原材料昂贵以及市场需求大都导致了碳纤维的价格相对较贵。
然而，随着碳纤维生产技术的不断进步和市场需求的不断增加，相信碳纤维的价格也会逐渐趋于合理，并且随着规模化生产的实施，碳纤维的价格也将会逐步下降。
因此，虽然碳纤维目前价格较贵，但随着技术的发展和市场的成熟，相信其价格也会逐渐趋于合理。
碳素纤维简介
碳素纤维又称碳纤维（Carbon Fiber，简称CF）。
在国际上被誉为“黑色黄金”，它继石器和钢铁等金属后，被国际上称之为“第三代材料”，因为用碳纤维制成的复合材料具有极高的强度，且超轻、耐高温高压。
碳纤维主要是由碳元素组成的一种特种纤维，其含碳量随种类不同而异，一般在90％以上。
碳纤维具有一般碳素材料的特性，如耐高温、耐摩擦、导电、导热及耐腐蚀等，但与一般碳素材料不同的是，其外形有显著的各向异性、柔软、可加工成各种织物，沿纤维轴方向表现出很高的强度。
碳纤维比重小，因此有很高的比强度。
1880年美国爱迪生首先将竹子纤维碳化丝，作为电灯泡内之发光灯丝，开启了碳纤维（Carbon Fiber，简称CF）之纪元。
碳纤维用在结构材料，首先问世者，则以美国Union Carbide公司（U.C.C.）为代表，并于1959年将嫘萦纤维为原料，经过数千百度之高温碳化后，得到弹性率约40GPa，强度约为0.7GPa之碳纤维；尔后，1965年该公司又用相同原料于3000℃高温下延伸，开发出丝状高弹性率石墨化纤维，弹性率约500GPa，强度约为2.8GPa。
另外，于日本大阪工业技术试验所之进藤博士，则以Polyacrylonitrile（简称PAN）聚丙烯腈为原料，经过氧化与数千度之碳化工程后，得到弹性率为160GPa，强度为0.7GPa之碳纤维。
1962年日本碳化公司（Nippon Carbon Co.）则用PAN为原料，制得低弹性系数（L.M.）之碳纤维。
东丽公司亦以PAN纤维为原料，开发了高强度之CF，弹性率约为230GPa，强度约为2.8GPa，并于1966年起有每月量产1吨之规模；同时亦开发了碳化温度2000℃以上之高弹性率CF，弹性率约400GPa，强度约为2.0GPa。
于1965年，群马大学大谷教授，利用加热氯乙烯（Vinyl Chloride）得到之沥青（Pitch），经过熔融纺丝、不融化与碳化工程处理后，得到普通级碳纤维；大谷教授亦可利用木质素（Lignin）为原料制作碳纤维。
碳纤维是什么材料
碳纤维是什么材料碳纤维是一种由碳元素组成的纤维材料。
它具有轻量、高强度、高刚性和优良的耐腐蚀性能，因此被广泛应用于航空航天、汽车、船舶、建筑和体育用品等领域。
下面将详细介绍碳纤维的制备方法、特性及应用。
碳纤维的制备方法主要有两种：气相法和胶纤法。
气相法是通过将有机物在高温条件下裂解而生成碳纤维，其制备过程包括纺丝、热解、碳化和石墨化等环节。
胶纤法则是将聚丙烯腈作为原料，在特定溶剂中溶解后形成原丝，经过拉伸、热固化、炭化等工艺制得碳纤维。
碳纤维的特性主要体现在以下几个方面：1. 高强度和高刚性：碳纤维的强度比钢高5-10倍，刚性比钢高3-5倍，具有出色的承载能力和抗震性能。
2. 低密度：碳纤维比重轻，约为钢的1/4，有助于减轻结构重量，提高整体效能。
3. 耐腐蚀性好：碳纤维不受大气、水、酸碱等常见介质的腐蚀，寿命较长。
4. 电导率高：碳纤维具有优异的导电性能，可用于制作电极材料和导电部件。
5. 良好的耐久性和耐疲劳性：碳纤维具有较长的使用寿命和耐久性，且不易发生疲劳破坏。
碳纤维的应用领域广泛：1. 航空航天领域：碳纤维被广泛应用于航空器的机体、翼面、航空附件等部位，可以减轻飞机重量，提高飞行性能。
2. 汽车工业：碳纤维制品在汽车行业的应用十分广泛，如车身、底盘、发动机罩、内饰件等，有助于提高汽车的安全性和燃油经济性。
3. 建筑领域：碳纤维可以用于加固和修复建筑物结构，提高其抗震能力和耐久性。
4. 体育用品：碳纤维材料轻便且强度高，被广泛应用于高尔夫球杆、自行车、滑雪板等体育用品中，提供更好的使用体验和性能。
虽然碳纤维具有许多优点，但是也存在一些缺点，如制造成本高、产业链发展不完善等。
随着技术的进步和应用领域的不断拓展，相信碳纤维将在未来得到更广泛的应用和发展。
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碳素纤维又称碳纤维（Carbon Fiber，简称CF）。
在国际上被誉为“黑色黄金”，它继石器和钢铁等金属后，被国际上称之为“第三代材料”，因为用碳纤维制成的复合材料具有极高的强度，且超轻、耐高温高压。
碳纤维主要是由碳元素组成的一种特种纤维，其含碳量随种类不同而异，一般在90％以上。
碳纤维具有一般碳素材料的特性，如耐高温、耐摩擦、导电、导热及耐腐蚀等，但与一般碳素材料不同的是，其外形有显著的各向异性、柔软、可加工成各种织物，沿纤维轴方向表现出很高的强度。
碳纤维比重小，因此有很高的比强度。
1880年美国爱迪生首先将竹子纤维碳化丝，作为电灯泡内之发光灯丝，开启了碳纤维（Carbon Fiber，简称CF）之纪元。
碳纤维用在结构材料，首先问世者，则以美国Union Carbide公司（U.C.C.）为代表，并于1959年将嫘萦纤维为原料，经过数千百度之高温碳化后，得到弹性率约40GPa，强度约为0.7GPa之碳纤维；尔后，1965年该公司又用相同原料于3000℃高温下延伸，开发出丝状高弹性率石墨化纤维，弹性率约500GPa，强度约为2.8GPa。
另外，于日本大阪工业技术试验所之进藤博士，则以Polyacrylonitrile（简称PAN）聚丙烯腈为原料，经过氧化与数千度之碳化工程后，得到弹性率为160GPa，强度为0.7GPa之碳纤维。
1962年日本碳化公司（Nippon Carbon Co.）则用PAN为原料，制得低弹性系数（L.M.）之碳纤维。
东丽公司亦以PAN纤维为原料，开发了高强度之CF，弹性率约为230GPa，强度约为2.8GPa，并于1966年起有每月量产1吨之规模；同时亦开发了碳化温度2000℃以上之高弹性率CF，弹性率约400GPa，强度约为2.0GPa。
于1965年，群马大学大谷教授，利用加热氯乙烯（Vinyl Chloride）得到之沥青（Pitch），经过熔融纺丝、不融化与碳化工程处理后，得到普通级碳纤维；大谷教授亦可利用木质素（Lignin）为原料制作碳纤维。
碳纤维之需求量虽逐渐扩大，但1991年以后冷战结束后，军事用途之使用量萎缩，复因泡沫经济与景气萧条，供需失去平衡，产业受到冲击。
然而，美国波音公司新锐机型B777之生产，加上土木、建筑、汽车与复合材料之扩大应用，碳纤维产业逐渐缓步成长中。
2.碳纤维之种类
经高温处理后，其含碳量超过90％以上之纤维材料，称之为碳纤维。
碳纤维之种类分类有许多方法，可依原料、特性、处理温度与形状来分类。
若依原料可分为纤维素纤维系之嫘萦（Rayon）系与木质（Lignin）系；聚丙烯腈（Polyacrylonitrile）系；沥青（Pitch）系； 酚树脂系与 气相碳纤系等六种。
若依特性则分为普通碳纤维；高强度高模数碳纤维与活性碳纤维等三种。
普通碳纤维之强力在120㎏/㎜2以下，杨氏模数（Young掇Modulus）在10000㎏/㎜2以下者称之；高强度高模数者，则强力在150㎏/㎜2以上，模数在17000㎏/㎜2以上时称之。
若依加工处理温度分类时，则可分为耐炎质；碳素质与石墨质等三种。
耐炎质碳纤之处理加热温度为200～350℃，可供作电气绝缘体；碳素质碳纤之处理加热温度为500～1500℃，可供电气传导性材料用；石墨质碳纤之处理加热温度在2000℃以上，除耐热性与电气传导性提高外，亦具自我润滑性。
若按碳纤维制品之形状分类时，可分为棉状短纤维；长丝状连续纤维；纤维束（Tow）； 织物； 毡毯与 编制长形物等。
3.碳纤维之研制
3.1 嫘萦系碳纤维
嫘萦纤维素纤维加热处理时不会熔融，若在无氧状态下的不活性气体（Inert Gas）中加热处理，则极易取得碳纤维。
3.2 聚丙烯腈系碳纤维
聚丙烯腈（PAN）系碳纤维之制造工程大致可分为聚丙烯腈纤维之制备；安定化工程（耐炎化）；碳化工程； 表面处理与上浆工程； 石墨化工程等五个程序。
3.3 沥青系碳纤维
原油经900℃以上之高温提炼后的残渣中，约含有95wt％之碳质，若以电解法去除其中之硫酸，再经水洗后可得纯度极佳之沥青（Pitch）。
3.4 气相成长碳纤维
气相成长碳纤维有基材上成长法与流体化触媒成长法两种。
将铁、钴、镍等金属微粒（M）加热至1100℃，令乙炔（C2H2）热分解脱氢形成碳素沈积成长于金属微粒下方，形成碳纤维。
为基材上成长法之简图，可知其间须喂入氢（H2）气与苯（C6H6）等气体。
3.5 活性碳纤维
目前商业化之活性碳的形态有粉末状；颗粒状与纤维状等三种，其中粉末状活性碳（Powdered Activated Carbon，简称PAC），大多由木屑制成，平均尺寸约为15～25μm；颗粒状活性碳（Granular Activated Carbon，简称GAC），大致由煤、沥青粉末制成，平均尺寸约为4～6㎜；纤维状活性碳（Activated Carbon Fiber，简称ACF），则大多由PAN、Rayon、Pitch与Phenolic Resin等纤维制成，平均直径约为7～15μm。
活性碳纤维之吸着性
活性碳纤维之特性，其吸着性依原料不同有所差异，其中以日本等国开发之Phenolic Resin系之效果较佳。
在溶剂吸着之过程中，首先是表面质传，再于孔洞内扩散，接着活性真吸附与多层吸附，最后形成毛细凝结，故活性碳纤维为一种优良之溶剂吸着材，甚至回收利用。
同时对于空气净化、脱色、脱臭、医疗用卫生、防毒面具／口罩、电子材与各项污染防止过滤材等用途皆可广泛利用。
4.结论碳素纤维每年虽呈小幅成长，但仍具稳定之特殊固定市场性与用途需求性。
碳素纤维之用途依国家不同而异，美国主要发展用于国防与航天，而日本则用于运动休闲器材，在未来预期在环保用途将会大幅成长。
碳素纤维依产品设计与结合特殊他种材料会展开另一新纪元。
5.碳纤维之主要用途与比例
用途航天／船舰工业／汽车运动器材
国家
美国74.40% 13.60% 12.10%
日本 4.00% 33.60% 62.40%。