碳纤维的制作过程主要包括以下几个步骤:
原丝制备
聚丙烯腈(PAN)和粘胶原丝通常通过湿法纺丝制得。
沥青和酚醛原丝则采用熔体纺丝制得。
高性能PAN基碳纤维需要高纯度、高强度和质量均匀的PAN原丝。
预氧化
PAN纤维在200-300℃的空气中进行预氧化,以得到耐热和不熔的纤维。
沥青纤维在200-400℃下处理,粘胶纤维在240℃下处理。
碳化
PAN纤维在1000-1500℃的惰性气体保护下进行碳化。
沥青纤维在1500-1700℃下碳化,粘胶纤维在400-2000℃下碳化。
石墨化 (可选):
为了获得更高性能的碳纤维,可以进行石墨化处理,温度通常在2500-3200℃之间。
表面处理
通过气相或液相氧化等方法,赋予纤维化学活性,以增强与树脂的亲和性。
成型工艺
包括拉拔成型(拉挤成型)、长丝缠绕成型、树脂传递模塑(RTM)成型、冲压成型、热压罐成型、烘箱成型等。
后处理工艺
如打磨、切割等,以得到最终的碳纤维制品。
碳纤维具有高强度、低密度、耐腐蚀、耐高温等特性,广泛应用于航空航天、汽车制造、建筑、体育器材等领域