碳纖維復(fù)合材料分類眾多、性能出色、應(yīng)用廣泛

2022-10-24

碳纖維的分類標(biāo)準(zhǔn)有很多，目前分類標(biāo)準(zhǔn)主要有：原絲種類、絲束規(guī)格和力學(xué)性能。按原絲種類可以將碳纖維分為聚丙烯腈(PAN)基碳纖維、瀝青基碳纖維和粘膠基碳纖維三大類。其中，PAN 基碳纖維成品品質(zhì)優(yōu)異、力學(xué)性能優(yōu)良，且相比于另外兩種碳纖維工藝難度更低，是最主要的碳纖維品種，目前已成為主流，產(chǎn)量占比超 90%;而瀝青基碳纖維原料調(diào)制復(fù)雜，產(chǎn)品性能較低，粘膠基碳纖維技術(shù)難度大，成本高，兩者產(chǎn)量均較小。按絲束規(guī)格可以將碳纖維分為小絲束和大絲束。早期小絲束碳纖維以 1K、3K、6K 為主，逐漸發(fā)展出 12K 和 24K，其生產(chǎn)工藝難度大，價(jià)格較高，但性能優(yōu)異，主要應(yīng)用于軍工、航空航天領(lǐng)域;大絲束碳纖維通常指 48K 以上的碳纖維，包括 48K、60K、80K 等，其生產(chǎn)成本低，性價(jià)比高，主要應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域。

按力學(xué)性能可以將碳纖維分為高強(qiáng)型、高強(qiáng)中模型、高模型和高強(qiáng)高模型等。由于行業(yè) 內(nèi)沒(méi)有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)劃分碳纖維型號(hào)，而日本東麗長(zhǎng)期處于行業(yè)龍頭地位，因此其產(chǎn)品型號(hào)具有相對(duì)通用性，而我國(guó)現(xiàn)行的碳纖維標(biāo)準(zhǔn)型號(hào)也逐步追趕上日本東麗。

碳纖維已成為理想的輕量化材料。碳纖維具有出色的力學(xué)性能和化學(xué)穩(wěn)定性，模量高，彈性模量在 230GPa 以上;強(qiáng)度比鋼大，抗拉強(qiáng)度在 3500MPa 以上;密度比鋼低，是鋼的 1/4，同時(shí)具有耐腐蝕、耐高溫、導(dǎo)電性能優(yōu)和導(dǎo)熱系數(shù)大等特點(diǎn)。

碳纖維的應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛。主要應(yīng)用在航空航天、風(fēng)電葉片、體育休閑、壓力容器、碳/碳復(fù)合材料、交通建設(shè)等領(lǐng)域，并在不同領(lǐng)域碳纖維的使用類型也有所差異。當(dāng)前全球小絲束碳纖維行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)制定權(quán)和定價(jià)權(quán)牢牢掌握在美國(guó)、日本企業(yè)手中，并且因其用途的敏感性，國(guó)外在小絲束碳纖維出口方面實(shí)施嚴(yán)格管制，我國(guó)軍用領(lǐng)域的突破發(fā)展受到影響。