碳纤维技术发展及应用分析

碳纤维技术发展及应用分析

孙 敏

【摘 要】介绍了碳纤维的发展历史、现状、应用领域及简要制备工艺路线，提出了我国发展碳纤维产业面临的问题及发展思路。 【期刊名称】煤炭加工与综合利用 【年(卷),期】2014(000)008 【总页数】7

【关键词】碳纤维；聚丙烯腈；沥青；制备工艺

碳纤维(carbon fi bre，CF)是主要由碳元素组成的纤维状碳材料，其化学组成中碳元素占总质量的90%以上，它不仅具有碳材料的固有本征特性，又兼备纺织纤维的柔软可加工性。其杨氏模量是传统玻璃纤维(GF)的3倍多，是新一代增强纤维，居近代五大增强纤维CF、BF（硼纤维）、KF（芳纶纤维）、AF（氧化铝纤维）、SF（碳化硅纤维）之首。

碳纤维被誉为21世纪的“新材料之王”，具有优越的物理和化学性能，其同体积重量不到钢的1/4，但抗拉强度是钢的7～9倍。由于碳纤维具有出色的力学性能和化学稳定性，是目前已大量生产的高性能纤维中具有最高的比强度和最高的比模量的纤维。特别是在2 000℃以上的高温惰性环境中，碳材料是唯一强度不下降的物质，是其它主要结构材料(金属及其合金)所无法比拟的。此外，碳纤维还兼有其它多种优良性能，如低密度、耐高温、耐腐蚀、耐摩擦、抗疲劳、震动衰减性高、电及热导性高、热膨胀系数低、X光穿透性高、非磁体但有电磁屏蔽性、尺寸稳定性好等，被大量用作复合材料的增强材料。用碳纤维制成的树脂基复合材料比模量比钢和铝合金高5倍，比强度高3倍以上。