碳纤维是什么材料

一、碳纤维是什么材料

纤维材料是纤维状物质通过纺织加工工艺形成的结构化材料，可以制作纤维材料的材质众多，如常见的玻璃纤维、石棉纤维、聚酯纤维等，碳纤维也是纤维材料的一种。

碳纤维是由碳元素组成的一种特种纤维，其含碳量在90%以上，是一种高强度、高模量纤维，用腈纶和粘胶纤维做原料，经高温氧化碳化而成。和其他纤维材料相比，碳纤维的密度小，因此比强度和比模量高，具有耐高温、抗摩擦、导电、导热及耐腐蚀等特性。

二、碳纤维是怎么制造出来的

碳纤维主要由碳组成，不过它并不是直接用碳或石墨来制取的，而是采用一些含碳的有机纤维原料，将有机纤维与塑料树脂结合在一起炭化制得碳纤维，具体的制作过程是：

1、选取有机纤维

被选用来制备碳纤维的有机纤维主要包括：聚丙烯腈纤维、沥青纤维、粘胶丝或酚醛纤维等，其中应用较普遍的是聚丙烯腈碳纤维和沥青碳纤维。选用不同的有机纤维作为原料，对具体的工艺参数会有不同的要求，制备出来的碳纤维的性能也会有一定的差异。

2、纤维纺丝

以聚丙烯腈碳纤维为例，聚丙烯腈以水溶剂制得15%的纺丝液，水溶剂一般为硫氰酸钠或硝酸、二甲基亚砜等，经过湿法纺丝或者干喷纺丝等纺丝工艺既可制得原丝；制得的原丝于纬织机中织成布，然后送预氧化处理器进行预氧化处理。

3、预氧化处理

预氧化处理分两段进行，聚丙烯腈纤维布先在催化剂存在于200~220℃及张力状态条件下用空气（或氧化）进行氧化处理10~30min，并在220~330℃及张力状态条件下继续氧化处理30~100min，使纤维的颜色逐渐由白变黄，最后变成铜褐色。预氧化处理中产生的废气由处理装置中排出，处理的纤维送炭化处理器进行炭化处理。

4、炭化处理

炭化过程在纯氮气流（或真空）保护下进行，经过低温炭化（300~1000℃）和高温炭化（1000~1800℃）转化成具有乱层结构的碳纤维。炭化过程中产生的氮氢分解气体及炭化分解气体先后由炭化处理装置中排出。

经过以上步骤，碳纤维就制作出来了，如果需要制作成石墨纤维，可以将碳纤维送石墨处理器中进行处理。