碳纤维的制造流程

　　市场(shì chǎng)上90%的碳纤维以聚丙烯腈为原料，剩下的10%则是人造丝或石油沥青，它们有一个共同的特性，就是含碳量非常高。碳纤维制品就是指以碳纤维预浸布为原材料，通过不同的加工方法，加工成为能够满足使用要求的材料制品。碳纤维手机壳外柔内刚”，质量比金属铝轻，但强度却高于钢铁，并且具有耐腐蚀、高模量的特性，在国防军工和民用方面都是重要材料。它不仅具有碳材料的固有本征特性，又兼备纺织纤维的柔软可加工性，是新一代增强纤维。在制造的过程(guò chéng)中，还会使用到一些气体或液体，它们能与碳纤维发生反应以达到特定的效果。本文以聚丙烯腈基碳纤维为例介绍一下它的制造流程(liú chéng)。

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  　　纺丝   　　先将聚丙烯腈与其它树脂混合，例如甲基丙烯酸酯或甲基丙烯酸甲酯并加入一定的催化剂让它们发生化学反应。碳纤维制品就是指以碳纤维预浸布为原材料，通过不同的加工方法，加工成为能够满足使用要求的材料制品。碳纤维复合材料此前世界上碳纤维技术发达的国家（美国、德国、日本、韩国），对于向中国输出碳纤维产品和技术，保持着极其谨慎的态度。即使在目前，我国碳纤维以及碳纤维制品的进口，还受到发达国家的严格控制。碳纤维制品由于碳纤维拥有极高的材质特性，因此碳纤维制品的强度大，硬度高，远超过同体积同重量的金属材质。因此，碳纤维制品在航空、航海、军工等高科技工业领域有着广泛的应用。反应结束后将它们用不同的方法纺成丝线。纺纱的时候也要加入特定的化学物品。   　　稳定(wěn dìng)   　　在碳化之间先要稳定一下它的化学性能(化学反应的参数)，这个步骤通过(tōng guò)加热完成。将纤维在空气中加热30~120分钟，温度约200℃~300℃，使得原子键模式(pattern)重新排列，出去氧分子。看似简单的过程(guò chéng)事实上很复杂，非常多因素都要精细控制（control)。   　　碳化和石墨化   　　碳化是将纤维加热到1000℃左右，筛除里面的非碳原子，让纯度提高，石墨化则是加热到2000℃左右，进一步提高碳原子的包含比重。最后纤维的含碳量能达到95%左右。   　　表面处理(chǔ lǐ)   　　石墨化后，纤维的表面不能很好与环氧树脂或其它材料(Material)结合，所以还要经过一些化学处理(chǔ lǐ)，增加表面的粗糙度。为了防止纤维在编织或缠绕的过程中受损，还能在表面施胶，起保护作用。   　　制造完成后的碳纤维，需要经过一定的质量检测，常见的纤维测试包括(bāo kuò)密度、强度、拉伸模量、施胶量、耐高温程度以及其它。为了避免麻烦，在制造的时候各项数据(data)就要严格监控，包括时间、温度、气流、和化学成分，使生产出来的产品(Product)质量更好。另外，碳纤维粉尘（形态：固体微粒）可能会引起皮肤过敏，吸入肺部的话没有办法排出，所以操作控制的时候一定要戴上护目镜、手套、口罩，穿工作服。   　　   　　   　　

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