【汽车碳纤维】碳纤维是一种含碳量在90%以上的高强度、高模量的新型纤维材料。近年来,汽车碳纤维的应用逐渐增多,使用范围也逐渐广泛,覆盖了车身、底盘、内外饰等多个系统,包括结构件和覆盖件。那么汽车碳纤维有哪些分类呢?具体梳理如下:

(1)按原丝类型分类
适用于制造汽车碳纤维的前躯体材料类型很多,来源广泛。最常用的原材料有粘胶材料(Rayon)、聚丙烯腈纤维(PAN)、 沥青纤维(Pitch) 和各种气态的碳氢化合物,这些前躯纤维材料在相应的工艺条件下,经过热解、催化热解和炭化形成或生成相应的碳纤维。
粘胶基碳纤维:由粘胶原丝经过化学处理、炭化处理和高温处理制成的碳纤维。从结构上看粘胶基碳纤维通常为各向同性的碳纤维。此类汽车碳纤维的原纤维(即粘胶纤维)中,通常碱金属含量比较低,如钠含量一般小于 25 ppm,全灰分含量的也不大于200ppm,所以,它特别适用于制作那些要求焰流中碱金属离子含量低的烧蚀防热型的复合材料。
聚丙烯腈基碳纤维:聚丙烯腈原丝经过预氧化处理、炭化和在尽可能高的温度下热处理制成的汽车碳纤维。聚丙烯腈纤维各方面性能优异,碳化得率可达到50%-60%,是生产碳纤维最常用的炭基材料,工业生产方式较为成熟,聚丙烯腈基碳纤维产量占碳纤维总产量的90%以上。
沥青基碳纤维:可分为各向同性沥青基碳纤维和各向异性沥青基碳纤维两大类。由各向同性的沥青纤维经过稳定化、碳化而制得的碳纤维称为各向同性沥青基碳纤维,即力学性能较低的通用级沥青基碳纤维;由拟似中间相沥青或中间相沥青经过纺丝工序转变为沥青纤维,再进行稳定化、炭化和适当的高温处理而制得的纤维称为各向异性的沥青基碳纤维。以沥青为原料制备碳纤维的碳化得率为80%-90%,生产成本低,具有发展潜力,目前沥青基碳纤维产量占总碳纤维产量的8%。
气相生长碳纤维:以碳氢气体为原材料,借助固体催化剂(如铁或其他过渡金属)的帮助生长的碳纤维。气相碳纤维由可石墨化炭组成,通过2800度的高温可以转变为石墨纤维。
(2)按力学性能分类
高模型碳纤维(HM)。这是一种沿纤维轴向方向的弹性模量相当于石墨单晶弹性常数(碳纤维模量的理论值)的30%以上、且拉伸强度与弹性模量之比小于1%的碳纤维。
高强型碳纤维(HT)。 通常这类碳纤维的拉伸强度超过3000MPa,其强度与刚度之比值约为15%^2.0%。
中模型碳纤维(IM) 它基本上是属于高模型一类的碳纤维,又称为高强中模型碳纤维。其拉伸强度与高强型碳纤维相当,只是模量值稍高,可以达到碳纤维理论值的30%,强度与模量之比值仍然高于1%。这类纤维的应用最为普遍,常用来制作各类结构复合材料。
(3)按丝束分类
可分为大丝束和小丝束两种。所谓小丝束和大丝束,是以每束丝的根数来定义。通常每束丝纤维根数大于24K,称之为大丝束,小于或等于24K,称为小丝束。
目前我国碳纤维仍以小丝束为主,小丝束纤维性能较高,但生产成本也较高,产品多用于飞机等高性能、高品质领域。从推动经济与产业升级的层面来说,我国碳纤维及其复合材料的发展注定要依靠大丝束。 国内大丝束在相关设备、工艺技术储备和经验认知方面尚未满足其深度发展的需要。
(4)按碳纤维功能分类
分为受力结构用碳纤维、耐焰用碳纤维、导电用碳纤维、润滑用碳纤维、耐磨用碳纤维、活性碳纤维。







