碳纖維是一種耐高溫、抗拉強(qiáng)度高、彈性模量大、質(zhì)輕的先進(jìn)復(fù)合材料常用增強(qiáng)體。它一般采用有機(jī)纖維先驅(qū)體進(jìn)行穩(wěn)定化處理，再在1000℃以上高溫和惰性保護(hù)氣氛下碳化，成為具有六元環(huán)碳結(jié)構(gòu)的碳纖維。這樣的碳纖維強(qiáng)度很高但還不是完整的石墨結(jié)構(gòu)，需要進(jìn)一步在保護(hù)氣氛下經(jīng)過2800℃-3000℃處理，就可以提高結(jié)構(gòu)的規(guī)整性，晶粒長大為石墨纖維，此時纖維的彈性模量進(jìn)一步提高。下面來和大家詳細(xì)講一下制造碳纖維的五個階段。
 

（圖示：碳纖維）
 

　　1、拉絲。拉絲主要可以用三種方法，濕法、干法或是熔融狀態(tài)。

 

　　2、牽伸。牽伸的溫度在100℃~300℃左右，碳纖維的碳纖維多少在這個步驟中是關(guān)鍵。

 

　　3、預(yù)氧化。預(yù)氧化的溫度為400℃，它讓分子內(nèi)部形成氫健，提高熱穩(wěn)定性。

 

　　4、碳化。碳化的溫度要高一些，在1000℃~2000℃之間，目的是出去纖維中的其它雜質(zhì)，讓碳原子的含量更高。一般在惰性氣體中進(jìn)行。

 

　　5、石墨化。石墨化的溫度要更高些，在2000℃~3000℃左右，進(jìn)一步去除纖維中的雜質(zhì)，并讓它轉(zhuǎn)變?yōu)楦鼮榉€(wěn)定的結(jié)構(gòu)。

 

　　上面就是碳纖維制造的五個主要階段了。碳纖維的比重在1. 5~2.Og/cm3之間，重量很輕，熱膨脹系數(shù)具有各向異性特點，平行纖維方向是負(fù)值-0.72^-0.90X10-6，而垂直于纖維方向是正值32X22X10-6，比熱一般為7.12X10-1KJ。它的化學(xué)性能、熱性能穩(wěn)定、強(qiáng)度高、彈性模量大，性能非常優(yōu)越。推薦閱讀：聚丙烯腈基碳纖維的制造方法