碳纤维制备工艺简介教学教材
t1100碳纤维制备工艺
t1100碳纤维制备工艺哎呀，说起T1100碳纤维的制备工艺，这可真是个技术活儿，得慢慢道来。
首先，咱们得知道，T1100碳纤维是一种高性能的碳纤维，它以其高强度、高模量和轻质的特点，在航空航天、体育器材等领域大放异彩。
咱们先从原材料说起，T1100碳纤维的制备得从聚丙烯腈（PAN）纤维开始。
这聚丙烯腈纤维，就像是做蛋糕的面粉，是碳纤维的“原料”。
首先，得把这聚丙烯腈纤维纺成丝，这个过程就像是纺纱，得控制好温度、湿度，还有纺丝的速度，这些因素都会影响纤维的质量。
纺好的丝，下一步就是氧化。
这个过程就像是给纤维“上色”，通过氧化，纤维的颜色会从白色变成黄色，同时纤维的结构也会变得更加稳定。
氧化过程中，温度控制非常关键，太高了纤维会烧焦，太低了氧化不彻底。
氧化后的纤维，接下来就是碳化。
这一步，就像是把纤维放进烤箱里烤，但是这个“烤箱”可是特制的，得在惰性气体保护下进行，温度得达到上千度。
碳化过程中，纤维中的非碳元素会被去除，剩下的就是碳元素，这就形成了碳纤维。
但是，这还没完，T1100碳纤维的制备还得经过石墨化处理。
这一步，就像是给碳纤维“抛光”，通过高温处理，让碳纤维的碳原子排列更加有序，从而提高其强度和模量。
最后，就是表面处理了。
这一步，就像是给碳纤维“涂保护层”，通过表面处理，可以提高碳纤维与树脂的结合力，这对于复合材料的性能至关重要。
你看，这T1100碳纤维的制备工艺，每一步都得小心翼翼，就像是在做一件艺术品，每一个细节都会影响到最终产品的性能。
这玩意儿，可不是随随便便就能做出来的，得有高超的技术和严格的质量控制。
所以啊，下次你看到那些用T1100碳纤维做的飞机、自行车什么的，可别小看了它们，那可是经过了千锤百炼，才达到那么高性能的。
这就像是，你看到的那些光鲜亮丽的明星，背后可是付出了不少汗水和努力呢。
碳纤维制作方法
碳纤维制作方法
碳纤维是一种高强度、轻质、耐高温的材料，广泛应用于航空航天、汽车制造、体育器材等领域。
下面将介绍碳纤维的制作方法。
首先，碳纤维的制作需要原料——聚丙烯或聚丙烯腈纤维。
这些原料首先要经
过预处理，包括去除杂质、溶解、纺丝等步骤，以得到纯净的聚丙烯或聚丙烯腈纤维。
接着，将得到的纤维进行预氧化处理。
预氧化是将纤维在氧气或氧化剂的作用
下进行热处理，使其产生氧化反应，形成氧化物膜，提高纤维的热稳定性。
然后，进行碳化处理。
将预氧化后的纤维置于高温炉中，进行碳化反应，使其
含碳量增加，形成碳纤维的基本结构。
接下来，进行石墨化处理。
将碳化后的纤维进行高温石墨化处理，使其结构更
加致密，提高强度和导电性能。
最后，进行表面处理。
对石墨化后的碳纤维进行表面处理，包括氧化、涂覆、
改性等工艺，以满足不同领域对碳纤维的特殊要求。
通过以上几个步骤，我们可以得到优质的碳纤维制品。
当然，这只是一个简单
的制作流程，实际生产中还需要根据具体要求进行调整和改进。
总的来说，碳纤维的制作方法虽然复杂，但是通过精密的工艺和技术手段，我
们可以生产出各种不同性能和形状的碳纤维制品，为现代工业的发展和进步提供了重要的支持。
希望本文的介绍能够对碳纤维制作方法有所帮助，谢谢阅读！。
第七章碳纤维PPT课件
环化反应 脱氢反应 吸氧反应
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环化反应
CCCCC NNNNN
梯 形 ， 六 元 环 CCCCC
NNNNN 耐 热
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脱氢反应
未环化的聚合物链或环化后的杂环可由于氧的作用 而发生脱氢反应，形成以下结构：
CC CC C NNNN
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吸氧反应
氧可以直接结合到预氧化丝的结构中，主要生成－OH，－
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第一节 碳纤维的制备与性能
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。 ➢ 碳元素的各种同素异形体(金刚石、石墨、非晶态的各种 过渡态碳)，根据形态的不同，在空气中在350℃以上的高 温中就会不同程度的氧化；在隔绝空气的惰性气氛中(常 压下)，元素碳在高温下不会熔融，但在3800K以上的高温 时不经液相，直接升华，所以不能熔纺。 ➢ 碳在各种溶剂中不溶解，所以不能溶液纺丝。
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碳纤维的分类
按制造条件 和方法分类
碳纤维：碳化温度1200～1500oC，碳含量 95％以上。
石墨纤维：石墨化温度2000oC以上，碳含 量99％以上。
活性碳纤维：气体活化法，CF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 机物在高温下沉积成纤维－ 晶须或短纤维。
碳纤维结构近乎石墨结构，比金刚石结构 规整性稍差。
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碳纤维的发展
碳纤维的开发历史可追溯到19世纪末期，美国科学家爱 迪生发明的白炽灯灯丝，而真正作为有使用价值并规模生 产的碳纤维，则出现在二十世纪50年代末期。
1959年美国联合碳化公司以粘胶纤维(Viscose firber)为 原丝制成商品名为“Hyfil Thornel”的纤维素基碳纤维。
碳纤维的生产制造工艺
碳纤维的生产制造工艺碳纤维是一种具有优异性能的复合材料，由于其高强度、高模量、低密度、耐腐蚀等特点，被广泛应用于航空航天、汽车、体育器材等领域。
而碳纤维的生产制造工艺对于产品质量和性能起着至关重要的作用。
碳纤维的生产制造工艺主要包括原料处理、纤维制备、预浸料制备、纺纱、织造、热解碳化、碳化烧结、表面处理等多个步骤。
在碳纤维的生产制造过程中，原料的处理是非常关键的。
碳纤维的原材料主要是聚丙烯腈纤维，该纤维经过预处理、拉伸等工序，去除杂质和不稳定成分，提高纤维的拉伸性能和稳定性。
接下来，纤维制备是制造碳纤维的核心环节。
聚丙烯腈纤维在高温下进行氧化处理，生成聚丙烯腈纤维的氧化纤维。
氧化纤维经过拉伸、碳化等工序，形成具有高强度的碳纤维。
在纤维制备之后，需要进行预浸料的制备。
预浸料是将碳纤维与树脂进行浸渍，以提高碳纤维的密实性和粘结性。
预浸料的制备过程中需要控制树脂的浓度和浸渍时间，确保碳纤维与树脂的均匀分布。
纺纱是将预浸料纤维进行纺织，形成碳纤维纱线。
纺纱工艺中需要控制纱线的细度和强度，以及纺织机的工作速度和张力，确保纱线的质量和均匀性。
织造是将碳纤维纱线进行编织，形成碳纤维织物。
织造工艺中需要控制编织机的编织方式和密度，以及纱线的张力，确保织物的均匀性和强度。
热解碳化是将织物进行高温处理，使其发生热解反应，生成碳纤维的主要成分——碳。
热解碳化工艺中需要控制温度和处理时间，以及气氛的控制，确保碳纤维的高纯度和高结晶度。
碳化烧结是将热解碳化后的织物进行烧结，使其形成致密的碳纤维。
碳化烧结工艺中需要控制烧结温度、压力和时间，以及烧结介质的选择，确保碳纤维的致密性和结构完整性。
进行表面处理是为了改善碳纤维的表面性能。
表面处理工艺可以包括氧化剂处理、表面活性剂处理、防腐涂层等，以提高碳纤维的耐腐蚀性和粘接性。
碳纤维的生产制造工艺包括原料处理、纤维制备、预浸料制备、纺纱、织造、热解碳化、碳化烧结、表面处理等多个环节。
碳纤维的生产工艺
碳纤维的生产工艺
碳纤维是一种由碳元素组成的纤维材料，具有轻质、高强度、高刚度和耐腐蚀等优良性能，因而广泛应用于航空航天、汽车工业、体育器材等领域。
碳纤维的生产工艺包括原材料选择、纤维拉拔、热裁剪和固化等过程。
首先，碳纤维的生产开始于原材料的选择。
常用的原料是聚丙烯腈纤维（PAN纤维），通常为无色无味的粉末状物质。
PAN纤维经过预氧化处理后，会转变为聚丙烯腈钠盐，并形成纤维状。
这种纤维经过高温碳化处理后，变成纯碳纤维。
接下来，纤维拉拔是生产碳纤维的关键工艺。
PAN纤维首先经过预拉伸，以解决纤维的不均匀性和滑动问题。
然后进行连续拉拔，将纤维的直径逐渐减小，同时增强纤维的拉伸强度。
在整个拉拔过程中，温度和拉拔速度需要严格控制，以保证碳纤维的性能。
在纤维拉拔后，需要进行热裁剪处理。
热裁剪是指将纤维切割成所需的长度。
这个过程中要保证切割的精确度以及切割面的平整度，以便后续的固化处理。
最后，固化是碳纤维生产的最后一步。
纤维经过热裁剪后，会进入高温炉中进行固化。
这个过程中，纤维会暴露在极高温度下，以使纤维中的残留氧化物和其他杂质得到高强度的热解。
固化后的纤维不仅具有高强度和高弹性模量，还具有较低的热膨胀系数和优异的耐腐蚀性能。
总之，碳纤维的生产工艺包括原材料选择、纤维拉拔、热裁剪和固化等过程。
这些工艺的严格控制可以确保碳纤维的质量和性能。
未来，随着技术的不断发展，碳纤维的生产技术也将会进一步完善和改进，为碳纤维的应用开辟更广阔的空间。
碳纤维复合材料的制备技术及应用
碳纤维复合材料的制备技术及应用第一章碳纤维复合材料的基础知识和特性碳纤维复合材料是由碳纤维和树脂基材料组成的复合材料。
其特性主要体现在以下几个方面：1. 强度高：碳纤维具有高强度和高模量的特点，其拉伸强度可达3Gpa以上，是钢铁的6倍。
2. 轻质化：碳纤维比钢铁轻约5倍，比铝轻约1.5倍，适用于制造高速运动器械和高性能航空器。
3. 抗腐蚀：碳纤维复合材料不易腐蚀，可以耐受高温和强酸碱等恶劣环境。
4. 难加工：由于碳纤维比钢铁和铝重量轻，密度小，因此碳纤维复合材料需要特殊的技术才能加工。
第二章碳纤维复合材料的制备技术碳纤维复合材料的制备主要包括以下几个步骤：1. 碳纤维预处理：碳纤维来自于煤炭或其他有机材料，必须经过高温炭化和拉伸成为直径在5-10μm之间的细长纤维。
这些碳纤维需要经过表面处理，使其具有活性和亲和性，以便树脂能够渗透在其中。
2. 材料混合：将经过处理的碳纤维和树脂混合均匀，通常使用手工混合或者机械混合方法。
机械混合主要使用高剪切力的混合器，将碳纤维和树脂搅拌均匀，以保证树脂能够均匀地渗透到碳纤维内部。
3. 成型：将混合好的材料放入模具中，进行压制、固化等处理，以使其成型成为所需形状。
4. 后处理：成型后的碳纤维复合材料需要进行后处理，例如切割、钻孔、表面打磨等，以达到所需的精度和光洁度。
第三章碳纤维复合材料的应用碳纤维复合材料在航空航天、汽车、运动器材、建筑等领域均有广泛的应用。
下面介绍几个典型的应用案例。
1. 航空航天领域：碳纤维复合材料由于强度高、轻质化的特点，被广泛应用于航空航天器的导弹、运输机、直升机等结构件中，例如美国的F-35隐形战斗机就大量使用碳纤维复合材料。
2. 汽车领域：碳纤维复合材料的轻质化特点使其成为汽车制造领域的热门材料。
例如法拉利的新款超跑FXX K就使用了碳纤维复合材料制造车体，以达到更高的性能和速度。
3. 运动器材领域：碳纤维复合材料在自行车、高尔夫球杆、网球拍、皮艇等运动器材中得到了广泛应用，其轻质化和强度高的特点使得运动器材更加耐用和易于操作。
《新型纺织材料》课件——碳纤维
碳纤维制造过程式中最重要的环节
2 原丝的预氧化
聚丙烯腈原丝的预氧化——原丝在200 ℃~300℃的空气介质
中进行预氧化处理。目的是要使线型分子链转化为耐热的梯型结构，
使其在高温炭化时不熔不燃，保持纤维形态，从而得到高质量的碳
日本进藤昭男发明了以 聚 丙 烯 腈 ( PA N ) 纤 维 为 原 料制取炭纤维的方法
1970
日本吴羽化学工业公司 采用大谷杉郎的专利， 首先建成年产120t普 通型(GPCF)沥青基炭 纤维的生产厂
普通型(A型)碳纤维
在900-1200℃下炭化得到 的碳纤维。这种碳纤维强 度和弹性模量都较低，一 般强度小于107.7cN／tex， 模量小于13462cN／tex。
碳纤维制造过程式中最重要的环节
1 聚丙烯腈原丝的制备
（2）纺丝一般采用湿法纺丝，而不用干法。 干法生产的纤维溶剂不容易洗净。如果纤维中残留少量溶剂，在预氧化及 炭化等一系列热处理过程中，溶剂挥发或分解会使纤维粘结；产生缺陷，所得 碳纤维发脆或毛丝多、强度低。实践证明，在原丝制备时原丝水洗时间长，则 产品碳纤维 的强度及模量高。
新型纺织材料
碳纤维
目录
01
概述
02
加工方法
03 碳纤维的结构和性能
01
概述
碳纤维是指纤维化学组成中碳元素占总量90%以上的纤维。
碳纤维是以聚丙烯腈纤维、粘胶纤维或沥青纤维为原丝，通过 加热除去碳以外的其它一切元素制得的一种高强度、高模量纤维， 它有很高的化学稳定性和耐高温性能，是高性能增强复合材料中的 优良结构材料。
碳纤维PPT演示课件
（3） 疲劳强度：碳纤维和芳纶纤维复合材 料的疲劳强度高于高强纲丝。金属材料在交 变应力作用下，疲劳极限仅为静荷强度的 30%～40%。由于纤维与基体复合可缓和裂 纹扩展，以及存在纤维内力再分配的可能性， 复合材料的疲劳极限较高，约为静荷强度的 70%～80%，并在破坏前有变形显著的征兆。
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根据使用要求和热处理温度的不同﹐碳纤 维分为耐燃纤维﹑碳纤维和石墨纤维。例 如 300～350℃ 热处理时得耐燃纤维 ﹔1000～1500℃ 热处理时得碳纤维﹐含碳 量为 90～95％﹔碳纤维经 2000℃以上高 温处理可以制得石墨纤维﹐含碳量高达 99 ％以上。
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碳纤维的优缺点
碳纤维材料与其他加固材料对比 （1）抗拉强度：碳纤维的抗拉强度约为钢 材的10倍。 （2）弹性模量：碳纤维复合材料的拉伸弹 性模量高于钢材，但芳纶和玻璃纤维复合 材料的拉伸弹性模量则仅为钢材的一半和 四分之一。
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（4）运动器材 用作网球、羽毛球、和壁球拍及杆、棒球、
曲棍球和高尔夫球杆、自行车、赛艇、钓
杆、滑雪板、雪车等。
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碳纤维自行车
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（5）土木建筑 幕墙、嵌板、间隔壁板、桥梁、架设跨度 大的管线、海水和水轮结构的增强筋、地 板、窗框、管道、海洋浮杆、面状发热嵌 板、抗震救灾用补强材料。
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利用碳纤维布加固钢筋混凝土构件以提高 承载力及延长寿命是目前比较流行的方法， 在建筑业中有着广泛的发展前景。
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碳纤维概念
碳纤维是复合材料 碳纤维是一种纤维状碳材料。呈黑色，坚 硬，是一种强度比钢的大、密度比铝的小、 比不锈钢还耐腐蚀、比耐热钢还耐高温、 又能像铜那样导电，具有许多宝贵的电学、 热学和力学性能的新型材料。
碳纤维的制作工艺
碳纤维的制作工艺：
1.由PAN原丝制备碳纤维的工艺流程如下：PAN原丝→预氧化→碳化→石墨化→表面处理→卷取→碳纤维。
2.原丝制备，聚丙烯腈和粘胶原丝主要采用湿法纺丝制得，沥青和酚醛原丝则采用熔体纺丝制得。
制备高性能聚丙烯腈基碳纤维需采用高纯度、高强度和质量均匀的聚丙烯腈原丝，制备原丝用的共聚单体为衣康酸等。
制备各向异性的高性能沥青基碳纤维需先将沥青预处理成中间相、预中间相（苯可溶各向异性沥青）和潜在中间相（喹啉可溶各向异性沥青）等。
作为烧蚀材料用的粘胶基碳纤维，其原丝要求不含碱金属离子。
3.预氧化（聚丙烯腈纤维200到300℃）、不融化（沥青200到400℃）或热处理（粘胶纤维240℃），以得到耐热和不熔的纤维，酚醛基碳纤维无此工序。
4.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℃。
5.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℃。
6.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。
7.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。
碳纤维复合材料的制备工艺及其应用
碳纤维复合材料的制备工艺及其应用一、碳纤维复合材料概述碳纤维复合材料是一种由碳纤维和树脂基体组成的材料，具有轻质、高强、高模量、耐腐蚀、耐高温、耐磨损等优点，是目前运用广泛的一种高性能材料。
碳纤维复合材料被广泛应用于航空航天、汽车、体育器材、建筑结构等领域。
如今，其中最为流行的应用就是在制造高档化、高速度、高精度单体器和新颖双翼飞行器上。
二、碳纤维复合材料的制备工艺碳纤维复合材料的制备过程是由多个工艺环节组成的，下面将针对每个环节逐一介绍。
1.纤维预处理碳纤维预处理是将原始碳纤维进行表面处理的过程，主要是增加碳纤维与树脂基体间的结合力。
预处理方法主要有物理法、化学法和物化结合法等。
2. 纤维束成型纤维束成型过程即是对碳纤维进行方向、密度、弯曲等要求的布放，旨在保障最终制品的力学性能和外观质量。
这个过程是全过程中最主要的工艺点。
3. 预浸胶（浸渍）预浸胶过程即是将干燥的碳纤维通过浸渍机进行一遍遍地浸润预浸膜，以保障纤维与树脂基体的结合质量和防止气泡的存在。
浸前要在浸润池内先提前进行啊溶剂和树脂的混合溶解，提高浸渍的成效。
4.层叠成形层叠成形过程即是替代传统的钣金模具来进行原料成型工艺，具有工艺灵活、生产效益高的特点。
一般有人工贴放和机器封装成型两种方法。
一个部位若是需要多层叠放，需对第一个和最后一个层间进行封闭处理。
5. 热固化热固化是将层叠成型后的半成品传送至热压机进行加压热处理，达成树脂基体固化硬化的工艺过程，这个过程也是碳纤维复合材料制品性能优良的重要原因。
三、碳纤维复合材料的应用碳纤维复合材料的优异性能，使得其在许多工业领域得以广泛应用，下面将对其主要应用领域进行介绍。
1. 航空航天领域碳纤维复合材料在航空航天领域中得到了广泛应用，如飞机翼、机身、尾翼等部位以及航空发动机的结构件等。
其优秀的轻重比使得飞机自身质量大大减轻，節省燃油成本以及大幅减少大气污染。
2. 汽车领域碳纤维复合材料在汽车领域中的应用也越来越广泛，碳纤维车身、内饰、动力传输部件以及刹车片等等都是一个个优秀的代表。