“宇航级”碳纤维与“工业级”碳纤维

碳纤维是一种新型纤维材料，既有碳材料“硬”的固有特征，又兼备纺织纤维“柔”的可加工性，被誉为新材料之王。

碳纤维含碳量超过95%，密度是钢得1/5，比金属铝还要轻，但是强度却是钢的10倍，并且具有耐腐蚀、高模量、密度低、无蠕变、良好的导电导热性能、非氧化环境下耐超高温、耐疲劳性好等特性，被称为 21 世纪的“黑色黄金”。

碳纤维及其复合材料和制品在航空航天、国防军工、高端民用工业、专业体育用品等许多工程领域都有广阔的应用前景。 

碳纤维一般采用聚丙烯腈纤维（PAN原丝）、沥青纤维、粘胶丝或酚醛纤维等为原料，在200～300℃的空气中进行预氧化，然后在1000℃以上高温的惰性气体（如氮气）保护环境中完成碳化，最后加热到1500～3000℃制得碳纤维产品。

由聚丙烯腈纤维原丝制得的高性能碳纤维，其生产工艺较其他方法简单，产量约占全球碳纤维总产量的90%以上。其生产过程一般可分为原丝生产和碳丝生产两大部分。

原丝生产过程主要包括聚合、脱泡、计量、喷丝、凝固浴牵伸、水洗、上油、干燥、蒸汽牵伸、烘干收丝等工序。碳化过程主要包括放丝、预氧化、低温碳化、高温碳化、表面处理、上浆烘干、收丝卷绕等工序。

3.1 关于大小丝束

碳纤维的主流是聚丙烯腈（PAN）基碳纤维，又分成了小丝束碳纤维和大丝束碳纤维。

早期曾以12K（每束丝中单丝数量为12000根）作为分界线，但目前单丝数量1K~24K的碳纤维被分为小丝束，而48K以上的的划为大丝束。

随着科技发展，A380超大型客机时已经开始使用了24K碳纤维，小丝束与大丝束之间的分界线还会向上推。

3.2 宇航级碳纤维

小丝束（常用的是1K、3K、6K、12K、24K）碳纤维性能优异，被称为“宇航级”碳纤维。

它们在加工成结构件的时候，丝束容易展开，且粘连、断丝的现象少，对产品强度、刚度影响小，非常优质，一般使用在航天航空等要求非常高的领域。

3.3 工业级碳纤维

相比小丝束，大丝束（常用的是36K、48K等）的劣势在于制作板材等结构时，丝束不宜展开，导致单层厚度增加，不利于结构设计。

此外，大丝束碳纤维粘连、断丝等现象更多，这样会使强度、刚度受影响，性能有所降低，性能的分散性也会较大。

但大丝束碳纤维生产成本较低。因此，大丝束碳纤维被称为"工业级"碳纤维。

记者在采访复合材料专家沈真的时候，他讲到：到目前为止，我国生产仍以小丝束为主，过去都是围绕航空需要生产复合材料。碳纤维可以分为两类：一类是主要是用于飞机结构的，这属于战略性物资，国外对我们是禁运的，所以我们过去抓得比较多，现在的重点也是这个方向；一类是在工业应用领域内的低成本碳纤维,过去重视不太够，现在开始得到重视，大家都在往这个方向努力，但是这些工作才刚刚起步，还没产业化，将来我国的碳纤维复合材料从经济角度，从推动产业升级角度来说，要靠大丝束碳纤维，国内目前仍有差距，过去认识不足，随着认识提高，发展会越来越快。

部分来源网络，“碳纤维生产技术”小编编辑整理。