碳纖維按原料來(lái)源可分為聚丙烯腈基碳纖維、1K碳纖制作的管瀝青基碳纖維、粘膠基碳纖維、酚醛基碳纖維、氣相生長(zhǎng)碳纖維;按性能可分為通用型、高強(qiáng)型、中模高強(qiáng)型、高模型和超高模型碳纖維;按狀態(tài)分為長(zhǎng)絲、短纖維和短切纖維。

按力學(xué)性能分為通用型和高性能型。通用型碳纖維強(qiáng)度為1000兆帕、模量為100G帕左右。高性能型碳纖維又分為高強(qiáng)型(強(qiáng)度2000兆帕、模量250G帕)和高模型(模量300G帕以上)。強(qiáng)度大于4000兆帕的又稱為超高強(qiáng)型;模量大于450G帕的稱為超高模型。

隨著航天和航空工業(yè)的發(fā)展，還出現(xiàn)了高強(qiáng)高伸型碳纖維，其延伸率大于2%。用量最大的是聚丙烯腈PAN基碳纖維。

市場(chǎng)上90%以上碳纖維以PAN基碳纖維為主。

由于碳纖維神秘的面紗尚未完全揭開(kāi)，人們還不能直接用碳或石墨來(lái)制取，只能采用一些含碳的有機(jī)纖維(如尼龍絲、腈綸絲、人造絲等)為原料，將有機(jī)纖維與塑料樹脂結(jié)合在一起炭化制得碳纖維。

PAN基碳纖維

PAN基碳纖維的生產(chǎn)工藝主要包括原絲生產(chǎn)和原絲碳化兩個(gè)過(guò)程:首先通過(guò)丙烯腈聚合和紡紗等一系列工藝加工成被稱為“母體“的聚丙烯腈纖維或原絲， 將這些原絲放入氧化爐中在200到300℃進(jìn)行氧化，還要在碳化爐中，在溫度為1000到2000℃下進(jìn)行碳化等工序制成碳纖維。

瀝青基碳纖維

美國(guó)發(fā)明了紡織瀝青基碳纖維用的含有基金屬中間相瀝青，原絲經(jīng)穩(wěn)定化和碳化后，碳纖維的拉伸強(qiáng)度為3.5G帕，模量為252G帕;法國(guó)研制了耐熱和高導(dǎo)電的中間相瀝青基碳纖維;波蘭開(kāi)發(fā)了新型金屬涂覆碳纖維的方法，例如涂覆銅的瀝青基碳纖維是用混合法制成，先用銅鹽與各向同性煤瀝青混勻，進(jìn)行離心紡絲，在空氣中穩(wěn)定化并在高溫氫氣中處理，得到合金銅的碳纖維。 世界瀝青基碳纖維的生產(chǎn)能力較小，國(guó)內(nèi)瀝青基碳纖維的研究和開(kāi)發(fā)較早，但在開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)及應(yīng)用方面與國(guó)外相比有較大的差距。

碳纖維按產(chǎn)品規(guī)格的不同被劃分為宇航級(jí)和工業(yè)級(jí)兩類，亦稱為小絲束和大絲束。通常把48K以上碳纖維稱為大絲束碳纖維，包括360K和480K等。宇航級(jí)碳纖維初期以3K為主，逐漸發(fā)展為12K和24K，主要應(yīng)用于國(guó)防軍工和高技術(shù)，以及體育休閑用品，像飛機(jī)、導(dǎo)彈、火箭、衛(wèi)星和釣魚桿、球桿球拍等。工業(yè)級(jí)碳纖維應(yīng)用于不同民用工業(yè)，包括：紡織、醫(yī)藥衛(wèi)生、機(jī)電、土木建筑、交通運(yùn)輸和能源等。

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