碳纖維製備工藝、碳纖維生產工藝

碳纖維成型工藝：

1.成型方法。 這種方法是將已經預浸漬樹脂的碳纖維材料放入金屬模具中，加壓後，多餘的膠水溢位，然後在高溫下固化，成品脫膜後出來，最適合製作汽車零件。

2.手糊層壓法。 將浸泡在膠水中的碳纖維片材切割並層壓，或者可以在一面塗上樹脂，然後進行熱壓。 這種方法被廣泛使用，因為可以隨意選擇纖維的方向、尺寸和厚度。

需要注意的是，鋪層的形狀比模具的形狀小，因此纖維在模具內壓制時不會偏轉。

3.真空袋熱壓法。 它被層壓在一堆模具上，並覆蓋著一層耐熱薄膜，該薄膜由軟袋壓制並在熱壓填充中固化。

4.纏繞成型方式。 碳纖維單絲纏繞在碳纖維軸上，特別適用於製作圓柱形和中空器皿。

5.擠出成型法。 碳纖維被徹底浸漬，樹脂和空氣通過擠出去除，然後在爐中固化。 這種方法簡單，適用於棒材和管材零件的製備。

1.碳纖維材料用碳布逐層包裹，每層之間有粘膠，先在200 300°C的空氣中預氧化，然後在惰性氣體的保護下以1000°C左右的高溫碳化，最後加熱到1500 3000°C形成碳纖維脊。 粘膠是有毒的，碳纖維碎屑很細，吸入肺部會嚴重影響健康。

2、碳纖維是一種高強度、高模量纖維含量達95%以上的新型纖維材料。 它是由鱗片石墨等有機纖維沿纖維軸向堆疊的微晶石墨製成的微晶石墨材料，經碳化和石墨化處理而得。 碳纖維“外軟內剛”，重量比金子清鋁輕，但強度高於鋼，具有耐腐蝕、模量高的特點，是國防軍工和民用的重要材料。

現代碳纖維工業化的途徑是前驅體纖維碳化工藝。 用於從這三種型別的原纖維中生產碳纖維的過程包括穩定化（200-400攝氏度的空氣，或用耐火試劑進行化學處理）、碳化（400-1400攝氏度，氮氣）和石墨化（在氬氣氣氛中干擾1800攝氏度以上）。 為了提高碳纖維與複合材料基體的粘合效能，需要進行表面處理、上漿和乾燥等工藝。

製造碳纖維的另一種方法是氣相生長。 在存在緩慢平衡的催化劑的情況下，甲烷和氫氣的混合物可以在 1000 度下發生反應。 生產最大長度為 50 厘公尺的不連續短碳纖維。

其結構不同於聚丙烯腈基或瀝青基碳纖維。 易石墨化，機械效能好，導電性高，可形成層間化合物。

碳纖維原料有三種：丙綸纖維、粘膠紗和瀝青纖維。

1.聚丙烯基碳纖維效能好，炭化收率高，因此聚丙烯製成的碳纖維約佔碳纖維總產量的大部分。

2、粘膠絲製成的碳纖維碳化收率不到一半，這種碳纖維的鹼金屬含量低，特別適用於燒蝕材料。

3、以瀝青纖維為原料時，炭化收率高達80%以上，成本最低。

根據不同的使用要求和熱處理溫度，碳纖維分為阻燃纖維、碳纖維和石墨纖維。

摘要：碳纖維是一種由碳元素組成的纖維材料，具有高強度、高模量的特點，一般由一些含碳有機纖維原料製成，經過多道工序運輸。 碳纖維的生產工藝分為四個步驟：有機纖維、纖維紡絲、預氧化處理和碳化處理。

1.碳纖維是什麼材料？

纖維材料是纖維材料通過紡織加工工藝形成的結構化材料，脊不能製成纖維材料的很多材料，如常見的玻璃纖維、石棉纖維、聚酯纖維等，碳纖維也是一種纖維材料。

碳纖維是由野生螞蟻碳元素組成的特種纖維，含碳量達90%以上，是一種高強度、高模量的纖維，由腈綸和粘膠纖維製成，經高溫氧化碳化而成。 與其他纖維材料相比，碳纖維密度低，因此具有較高的比強度和比模量，並具有耐高溫、耐摩擦、導電、導熱和耐腐蝕等特性。

第二，碳纖維是如何製造的。

碳纖維主要由碳組成，但不是直接由碳或石墨製成，而是使用一些含碳有機纖維原料，將有機纖維與塑料樹脂結合碳化碳纖維

1.選擇有機纖維。

選擇製備碳纖維的有機纖維主要有：聚丙烯腈纖維、瀝青纖維、粘膠長絲或酚醛纖維等，其中聚丙烯腈碳纖維和瀝青碳纖維較為常用。 選擇不同的有機纖維作為原料，對具體的工藝引數會有不同的要求，製備的碳纖維的效能也會有一定的差異。

2.纖維紡絲。

以聚丙烯腈碳纖維為例，用水溶劑制得15%的紡絲液，一般為硫氰酸鈉或硝酸、二甲基亞碸等，前驅體可通過濕法紡絲或幹噴紡等紡絲工藝製備; 前驅體在緯紗機中編織成布，然後送到預氧化處理器進行預氧化。

3.預氧化處理。

預氧化處理分兩個階段進行，聚丙烯腈纖維布在催化劑存在200 220和拉伸10 30 min的條件下，先用空氣氧化（或氧化），在220 330和張拉狀態下繼續氧化處理30 100 min，使纖維顏色逐漸由白色變為黃色， 最後是銅棕色。預氧化處理產生的廢氣從處理裝置中排出，處理後的纖維送入炭化處理器進行碳化處理。

4.碳化處理。

炭化過程在純氮氣流動（或真空）保護下進行，經過低溫炭化（300 1000）和高溫炭化（1000 1800）後轉化為層結構混亂的碳纖維。 炭化過程中產生的氮氫分解氣體和碳化分解氣體依次從炭化處理裝置中排出。