高為碳纖維
工業化生產碳纖維的原料路線和生產工藝解析
工業化生產碳纖維是一項重要的技術，根據原料的不同，可以分為聚丙烯腈（PAN）基碳纖維、瀝青基碳纖維和粘膠基碳纖維。其中，PAN基碳纖維是目前主要生產的碳纖維類型。相比于其他兩種，PAN基碳纖維的生產工藝更簡單，而且產品的力學性能優良，因此得到了廣泛的應用。實際上，全球碳纖維產量的90%以上來自PAN基碳纖維。
PAN基碳纖維的生產過程主要包括原絲生產和原絲碳化兩個階段。在原絲生產階段，丙烯腈聚合和紡紗等工藝被用來將聚丙烯腈纖維加工成原絲。然后，這些原絲被放入氧化爐中，在200℃至300℃的溫度下進行氧化。接下來，在碳化爐中，在1000℃至2000℃的溫度下進行碳化，最終制成碳纖維。原絲生產過程包括聚合、脫泡、計量、噴絲、牽引、水洗、上油、烘干收絲等工序。碳化過程包括放絲、預氧化、低溫碳化、高溫碳化、表面處理、上漿烘干、收絲卷繞等工序。
根據產品規格的不同，碳纖維可以分為宇航級和工業級兩類，也稱為小絲束碳纖維和大絲束碳纖維。大絲束碳纖維的規格包括48K、60K、120K、360K和480K等，而小絲束碳纖維最初以1K、3K、6K為主，后來逐漸發展為12K和24K。碳纖維還可以以纖維、布料、預浸料坯和切短纖維等形式存在。布料是由碳纖維制成的織品，預浸料坯是將碳纖維經樹脂浸泡后轉化成片狀，切短纖維是指短絲。
碳纖維的制備并不直接使用碳的單質或石墨，而是采用一些含碳的有機纖維作為原料。這些有機纖維與塑料樹脂結合后，在稀有氣體的氣氛中進行炭化處理，最終得到碳纖維。制備方法主要有高分子有機纖維的固相碳化和低分子烴類的氣相熱解。目前，使用聚丙烯腈纖維的固相碳化方法生產的碳纖維占據了主導地位。
深圳市高為碳纖維復合材料有限公司
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