碳纤维种类

碳纤维的发展现状

碳纤维(carbon fiber),它不仅具有碳材料的固有本征特性，乂兼具纺织纤维 的柔软可加工性，是新一代增强纤维碳，是纤维状的碳素材料，含碳量在90% 以上，其中含碳量高于99%的称石墨纤维。与传统的玻璃纤维(GF)相比，氏模量 是其3倍多；它与凯芙拉纤维(KF-49)相比，不仅氏模量是其2倍左右，而且在 有机溶剂、酸、碱中不溶不胀，耐蚀性出类拔萃。有学者在1981年将聚丙烯膳 (PAN)基碳纤维浸泡在强碱洛液中，时间已过去20多年，它至今仍保持纤维形态。

图1碳纤维

碳纤维最早山美国联合碳化物公司和美国空军材料实验室于1959年投产，原 丝采用粘胶纤维。1962年，日本碳公司进行了通用级聚丙烯睹基碳纤维的生产。 1971年，曰本东丽公司的高性能聚内•烯月青基碳纤维投产。沥青基碳纤维是日本吴 羽化学工业公司于1973年投产的。联合碳化物公司生产了高模量沥青基碳纤 维,1985年，美国、日本及西欧的聚丙烯月青基碳纤维年生产能力共约有7.25kt,沥 青基碳纤维为1.28kto

碳纤维一般以力学性能和制造原材料来进行分类。

按力学性能一般可分为两类：a)通用型(GP)碳纤维；b)高性能型(HP)碳纤维。 通用型碳纤维强度lOOOMPa、模量lOOGPa左右，高性能型碳纤维乂可分为高强 型(强度2000MPa、模量250GPa)和高模型(模量在300GPa以上)。强度大于 4000MPa者称为超高强型;模量大于450GPa者称为超高模型。

按原材料可分为3类：a)聚丙烯膳基(PAN)碳纤维；b)沥青基碳纤维；c)粘胶 基（纤维素）碳纤维。3种原料碳纤维的主要性能见表1。 表1 3种原料碳纤维的主要性能

种类 抗拉强度

/MPa 抗拉模量 /GPa 密度

/g ■ cm_3 断后延伸率，

%

PAN基 碳纤维 >3 500 >230 1.76 ~ 1.94 0.6-L2

沥青基 碳纤维 1 600 379 1.7 1.0

史上全⾯东丽碳纤维型号与全参数

2015-04-11苏格拉伟

好想写⼀篇这样的⽂章，系统说明⼀下⽇本东丽公司的碳纤维型号问题。这些问题之前也曾困扰苏格拉伟，不知道型号跟型号之间都有什么区别，想购买碳纤维都不知道⾃⼰需要哪⼀种。相信⼤多数⼈也会有这样的疑惑，那么苏格拉伟今天就来梳理⼀下。如果你觉得这篇⽂章对您⾝边的朋友有⽤，那么就请转发到朋友圈分享吧。

纤维类型：T700S C-12000-50C

通常，东丽碳纤维分为两个系列T和M。T系列表⽰的是拉伸强度，M系列表⽰的是模量。如果模量和强度还分不清，请看我以前写的《技术⾓度看中国为什么搞不好碳纤维》有介绍。M系列包含了MJ 类别的碳纤维，相对于旧的M系列，MJ类的碳纤维是改进了拉伸和压缩强度性能的碳纤维。

起初在T系列碳纤维中后三位或四位数字代表着近似的拉伸强度，单位是kgf/mm2或者ksi。例如T700拉伸强度为711ksi。这⾥的单位⽤的是英制单位，通常我们看公制单位MPa，却理解不了数字是什么意思。

在M系列碳纤维中，字母后两位数字代表近似的拉伸模量，例如M55J的拉伸模量为55*1000kgf/mm2.。具体每⼀种碳纤维的性能参数在后边的数据表⾥可以查阅。

捻状：T700S C-12000-50C

最早，东丽公司⽣产出来的碳纤维都是加捻的。因为⼀些领域的应⽤，东丽也开始⽣产⽆捻和解捻纤维，捻型可以按照下边说明表⽰：

空⽩加捻纤维B 解捻纤维（加捻纤维通过解捻⼯艺）

C ⽆捻纤维

丝束：T700SC-12000-50C

丝束代表着每⼀束碳纤维中包含多少根纤维。东丽公司丝束通常在1000到48000根每束。

上浆剂：T700SC-12000-50C

为了保证碳纤维在运输和使⽤过程中不被磨损，起⽑，在碳纤维⽣产线最后都会给碳纤维加上浆剂⽤以保护碳纤维。上浆剂也承担着纤维和树脂结合的作⽤，起初⽤作复合材料的树脂⼤多为环氧树脂，

所以东丽公司的上浆剂也多为环氧树脂。随着使⽤领域的要求变化，现在有不同的上浆剂类型的碳纤维可以选择。也并不是所有碳纤维都有所有的上浆剂类型，具体参数可以查看后边的参数表。

炭材料工艺学 小论文 杨晨 2009000467 材研0906

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碳纤维及复合材料的种类、制备及应用

杨晨 材研0906

（北京化工大学材料学院，100029）

摘要：本文主要陈述总结了复合材料及其碳纤维的种类、制备及应用方面的相关知识。

关键词：碳纤维；复合材料；种类；制备；应用

1.复合材料

复合材料是由两种或两种以上物理和化学性质不同的物质组合而成的一种多相固体材料。具有比强度高，比模量高，剪切强度和剪切模量高，高温性能高，耐热性高等特性广泛应用于各个领域。

1.1种类

复合材料按其性能高低可分为常用复合材料和先进复合材料；根据其用途可分为结构复合材料和功能复合材料；按照复合方式可分为宏观复合材料和微观复合材料。根据不同增强体形式可分为纤维复合材料、颗粒复合材料、片材复合材料和叠层复合材料。还有，可以根据基体材料的不同细分为：聚合物基复合材料、金属基复合材料和无机非金属基复合材料。本文主要以基体材料的细分方式介绍复合材料的制备及其应用。

其生产流程见图1.1。

图1.1 复合材料制品的生产流程图

1.2聚合物基复合材料

聚合物基复合材料是聚合物或俗称树脂作为基体与粒状、片状、纤维状填充组分作为增强体的复合材料。按基体的不同还可以分成热固性树脂基、热塑性树脂基和橡胶基。 炭材料工艺学 小论文 杨晨 2009000467 材研0906

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1.2.1制备

其主要制备方法有：预浸料、手糊成型工艺、喷射成型、袋压成型、模压成型、纤维缠绕成型、拉挤成型、熔融流动成型、增强反应注射成型和树脂传递模塑。

1.2.2应用

聚合物基复合材料在建筑、化学、交通运输、机械电器、电子工业及医疗、国防、航天航空及火箭等领域都有广泛应用。如手糊成型制得的广播卫星抛物面天线、太阳能电池帆板；纤维缠绕成型可制得雷达罩、火箭发动机壳、压力容器；模压成型制得的整体浴室和汽车保险杠等等。

1.3金属基复合材料

金属基复合材料是以金属、合金和金属间化合物为基体，以无机纤维和金属间化合物等为增强体，通过浸渗、固结工艺制成的复合材料。根据其基体的种类可细分为轻金属基、高熔点金属基和金属间化合物基。

碳纤维导线技术性能及其施工要点

1、碳纤维导线的结构

碳纤维复合导线(ACCC-Aluminum Comductor Composite Core)是最早由美国、日本等国家开发的一种新型导线，主要用于航天设备及空间站。它的芯线是由碳纤维为中心层和玻璃纤维包覆制成的单根芯棒，其外层与邻外层铝线股为梯形截面，是一种性能优越的新型导线，如图所示。

碳纤维导线分为碳纤维棒芯铝绞线和耐热碳纤维棒芯铝合金绞线；其结构和常规钢芯铝绞线相同。

2、技术特点

强度高

一般钢丝抗拉强度1240MPa，高强度钢丝抗拉强度1410MPa,而碳纤维导线抗拉强度2399MPa，分别是前两者的1.9和1.7倍。抗拉强度的明显提高可增加杆、塔之间的跨距，降低工程成本。

导电率高、载流量大、耐高温

碳纤维导线不存在因钢丝所引起的磁损和热效应，且在相同负荷下，具有更低的运行温度，从而减少输电损失约6%。相同直径时碳纤维导线铝截面是钢芯铝绞线的1.29倍，因此可提高载流量29%。

常规导线受软化特性和弛度特性的影响，工作温度提高非常有限，提高载流量主要靠加大导线截面来实现；而碳纤维导线得耐高温和低弛度特性，使同直径导线工作温度可以达到150-180 ℃，短时许容温度可达到200℃以上。ACCC导线与ACSR导线相比具有显著的低弛度特性，在高温条件下弧垂不到钢芯铝绞线的1/2，能有效减少架空线的绝缘空间走廊，提高了导线运行的安全性和可靠性。

线膨胀系数小、弛度小

碳纤维导和钢芯铝绞线相比较有显著的低弛度特性，见下表：

导 线 弛度/mm 张力/KN

26.1℃ 183℃ 变化量 26.1℃ 183℃ 变化量

403mm2ACSR 236 1422 1186 3566 622 -2944

517mm2ACCC/TW 198 312 114 3745 2471 -1274 从上表可以看出相同条件下，温度从26.1℃增加到183℃ACSR导线弛度从236mm到1422mm,提高了5倍，而ACCC导线弛度仅从198mm增加到312mm，仅提高0.57倍。 ACCC导线变化量是ACSR导线9.6%，高温下弧垂不到ACSR导线的1/10，能有效减少架空线走廊的绝缘空间，提高导线的安全性和可靠性。在相同跨距下，缩小导线长度。