碳纤维制作流程？深度了解碳纤维复合材料

　　我们通常说的碳纤维其实指的是碳纤维复合材料，碳纤维本身比头发丝还细，是由碳纤维原丝组成，我们肉眼是很难分辨，那碳纤维是从有机聚合物中提取出来的产品，所以根据提取物不同也有很多分类。碳纤维跟树脂融合的产品叫做碳纤维复合材料，通过这种复合材料生产的制品备受欢迎，很多高科技领域都纷纷用其取缔传统的金属或者特种塑料材质的产品。那本文就跟着智上新材的小编来看看碳纤维制作流程以及碳纤维复合材料的优势和缺点。

（碳纤维丝束）

　　碳纤维的制造工艺

　　碳纤维需要经过一定技术的加工才能获得，那其基本的流程就是先把碳纤维的前体拉成长条或者纤维状，然后经过高温以及惰性气体下实现碳化，把前体材料里面不是碳原子的物质排出，得到紧密编织的碳原子链，就可以获得碳丝，这里面主要是五个步骤，如下。

　　纺丝—将前体与其他材料混合，然后纺成纤维。然后将这些纤维洗涤并拉伸。

　　稳定化-碳纤维在碳化之前必须进行化学改变，以通过将其线性原子键更改为梯形键来使其具有更高的热稳定性。将纤维在空气中加热到200-300°C大约30分钟到2小时。这种加热过程迫使碳原子从空气中吸收氧原子，并将分子重新排列成更热稳定的键合模式。必须仔细控制此放热过程，以防止纤维过热。有多种用于稳定碳纤维的方法。

　　碳化-纤维热稳定后，将其在无氧的情况下加热至1,000-3,000°C保持几分钟。氧气的缺乏阻止了纤维在如此高的热量下燃烧。在此过程中，重要的是保持炉内的气压高于炉外的气压，并保持纤维的入口和出口密封，以防止氧气进入炉内。在此高温下，纤维排出其非碳原子，而其余的碳原子形成紧密结合的碳晶体。这些碳晶体平行于碳纤维的长轴排列。

　　表面处理-碳化过程使纤维具有光滑的表面，该表面不能与用于制造复合产品的环氧树脂和其他材料很好地粘合。因此，表面被轻微氧化。氧化使表面具有更好的化学键合特性，同时还蚀刻了表面以使化学物质更好地粘附于表面。有时将纤维浸入二氧化碳，空气或臭氧等气体中，或将其浸入硝酸或次氯酸钠等液体中进行氧化。其他时候，通过将带正电的纤维浸入导电材料的浴中，通过电解来实现氧化。无论采用哪种表面处理方法，至关重要的是必须在专家的仔细监督下进行操作，以防止引入可能导致材料故障的表面缺陷。

　　上浆—一旦氧化，就将纤维包起来，以防止在缠绕到线轴上或机织成织物时损坏。涂覆过程被称为上浆，并且上浆材料经过仔细选择以与用于形成复合结构的粘合剂相容。涂层材料可能包括聚酯，尼龙，氨基甲酸酯或环氧树脂。

　　这样就能够获得碳纤维丝束，具有非常高的性能优势，这也是后续加工生产成为碳纤维复合材料的增强材料，通过环氧树脂把每一根碳纤维丝束链接起来，具有了非常好的各向异力，从而生产出质量轻、强度高、耐腐蚀、耐高温的碳纤维产品。

　　那碳纤维复合材料因为丝束不同，也有不同的种类，但是其根本的产品性能优势还是很明显，碳纤维复合材料的密度大概是在1.6g/cm3。这相比较传统的金属材料，比如钢材的7.8g/cm3来说，能够非常好的实现轻量化的特点，这也是重点行业领域轻量化时纷纷选择碳纤维的重要原因。

　　那碳纤维复合材料的生产工艺比较繁琐，包括后续的制品生产，需要大力的人力劳动成本，所以碳纤维制品的价格会偏高，那也希望在智上新材的努力下，我们能够使得碳纤维更平民化，让我们生活中都能用到这么高性能的产品。