市場上90%的碳纖維以聚丙烯腈為原料，剩下的10%則是人造絲或石油瀝青，它們有一個共同的特點，就是含碳量非常高。在制造的過程中，還會使用到一些氣體或液體，它們能與碳纖維發生反應以達到特定的效果。本文以聚丙烯腈基碳纖維為例介紹一下它的制造流程。
 

（圖示：碳纖維）

 

　　紡絲

 

　　先將聚丙烯腈與其它樹脂混合，例如甲基丙烯酸酯或甲基丙烯酸甲酯并加入一定的催化劑讓它們發生化學反應。反應結束后將它們用不同的方法紡成絲線。紡紗的時候也要加入特定的化學物品。

 

　　穩定

 

　　在碳化之間先要穩定一下它的化學性能，這個步驟通過加熱完成。將纖維在空氣中加熱30~120分鐘，溫度約200℃~300℃，使得原子鍵模式重新排列，出去氧分子。看似簡單的過程事實上很復雜，很多因素都要精細控制。

 

　　碳化和石墨化

 

　　碳化是將纖維加熱到1000℃左右，去除里面的非碳原子，讓純度提高，石墨化則是加熱到2000℃左右，進一步提高碳原子的含量。最后纖維的含碳量能達到95%左右。

 

　　表面處理

 

　　石墨化后，纖維的表面不能很好與環氧樹脂或其它材料結合，所以還要經過一些化學處理，增加表面的粗糙度。為了防止纖維在編織或纏繞的過程中受損，還能在表面施膠，起保護作用。

 

　　制造完成后的碳纖維，需要經過一定的質量檢測，常見的纖維測試包括密度、強度、拉伸模量、施膠量、耐高溫程度以及其它。為了避免麻煩，在制造的時候各項數據就要嚴格監控，包括時間、溫度、氣流、和化學成分，使生產出來的產品質量更好。另外，碳纖維粉塵可能會引起皮膚過敏，吸入肺部的話無法排出，所以操作的時候一定要戴上護目鏡、手套、口罩，穿工作服。

 

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