咨询热线

400-007-6266

010-86223221

化工行业碳素材料碳纤维概念与分类详情

 导读:化工行业碳素材料碳纤维概念与分类详情。碳纤维(carbon fiber)是一种丝状碳素材料,由有机纤维经碳化以及石墨化处理而得到的微晶石墨材料,直径 5-10 微米,含碳量高达 90%以上,强度比钢铁高但密度比铝小,具有轻质、高强度、高弹性模量、耐高低温、耐腐蚀、耐疲劳等优异特性,广泛应用于航空航天、国防、交通、能源、体育休闲等领域。 

参考《2017-2022年中国碳纤市场运行态势及十三五投资决策分析报告 

        碳纤维(carbon fiber)是一种丝状碳素材料,由有机纤维经碳化以及石墨化处理而得到的微晶石墨材料,直径 5-10 微米,含碳量高达 90%以上,强度比钢铁高但密度比铝小,具有轻质、高强度、高弹性模量、耐高低温、耐腐蚀、耐疲劳等优异特性,广泛应用于航空航天、国防、交通、能源、体育休闲等领域。碳纤维“外柔内刚”,具有一般碳素材料的固有特性,但其外形有显著的各向异性、柔软、可加工成各种织物,沿纤维方向有很高的强度,是新一代增强纤维。 

         1:碳纤维和其他材料性能对比 

 

        (一)碳纤维的物理特性简介 

        1、碳纤维的密度在(1.5~2.0) g/cm3 之间,除与原丝结构有关外,还取决于碳化处理温度,一般经高温石墨化(3000 ℃)处理,密度可达 2.0 g/cm3 

        2、碳纤维热膨胀系数呈现各项异性的特点,与其他纤维不同:平行于纤维方向是负值(-0.72 ~ -0.90)*10-6 K-1,而垂直于纤维方向是正值(22 ~ 32)*10-6 K-1 

        3、碳纤维的电动势为正值,而铝合金的电动势为负值,两者组合应用时会发生电化学腐蚀。 

        (二)碳纤维的分类 

        按照原料体系:碳纤维主要分为粘胶基、沥青基和聚丙烯腈(PAN)基三大种类,其中PAN 基碳纤维因其生产工艺简单、成本较低、力学性能优良等特点,已成为当今世界发展最快、产量最高、品种最多、应用最广的一种碳纤维,碳纤维市场占有率高达 90%以上。 

        粘胶基碳纤维的原材料是纤维素,经纺丝制备纤维素后进行预氧化处理和碳化处理形成粘胶基纤维。其制备工艺与 PAN 基碳纤维有所不同,在预氧化之前需要进行水洗和催化浸渍过程,而之后的预氧化过程是将有机纤维变为无机纤维的关键。由于生产粘胶基碳纤维的工艺流程较长,工艺条件苛刻,碳化吸收率低(理想值为 44.4%,但实际值仅有 10%-30%),成本高,不宜大规模生产,综合性能劣于 PAN 基纤维,随着 60 年代 PAN 基和沥青基碳纤维的出现而逐步萎缩,目前产量不足全球总产量的 1%。但其碱金属以及碱土金属离子含量低,在隔热、耐烧蚀等方面有着不可替代的用途,主要用于军事和航空航天领域,不会完全淘汰出局。 

        沥青基碳纤维原料一般为可纺沥青,主要是石油沥青和煤沥青,也可以由聚氯乙烯裂解得到。可纺沥青含碳量高达 80%以上,可以用来制备碳纤维,但其软化点低于 120 ℃,在生产碳纤维之前必须进行调制和改性预处理,制备软化点在 250 ℃ 以上的高软化点沥青。各向同性的沥青原料经过不同方法的预处理之后,可制备成通用性纺丝沥青和中间相沥青。通用级沥青呈各向同性的结构,生产成本低,所制备的碳纤维力学性能不高,一般用作民用和制备活性炭纤维。中间相沥青结构呈各向异性,用于制备高性能碳纤维。沥青基碳纤维原料来源丰富便宜、理论成本最低、碳吸收率高(80% ~ 90%),然而其强度较低、产品重复性差,实际高性能沥青基碳纤维成本反而高于 PAN 基碳纤维,应用领域受到一定的限制。其具有优良的传热、导电性能和极低的热膨胀系数能满足特种市场如宇航部的需要,同时显示有望降低价格形成大规模生产的可能。 

        PAN 基碳纤维原料为丙烯腈(AN),并通过聚合、纺丝、预氧化、碳化、石墨化等多个过程制备 PAN 基碳纤维,碳化吸收率较高(50% ~ 60%)。PAN 纤维是生产高性能碳纤维最有前途的前驱体,利用其制备的碳纤维综合性能最好、生产工艺成熟简单、应用最广、品种最多,是目前全球碳纤维市场的主流,产量占全球碳纤维总产量的 90%以上。 

         2:三大类碳纤维性能对比 

 

        根据碳纤维束单丝数量:碳纤维可以分为小丝束和大丝束两种。单丝数量在 24K 及以下的称为“宇航级”小丝束,如 1K3K6K12K 24K,单丝数量在 48K 及以上的称为“工业级”大丝束,如 48K60K120K360K 480K,其中 K 代表 1000 根单丝。小丝束工艺控制要求严格,生产成本较高,但丝束越小制造出来的产品越轻薄,性能越高,主要应用于航空航天、军工等高端领域,大丝束工艺要求相对不那么严格,生产成本较低,主要应用于汽车、风力发电等工业领域,未来其性能有望得到进一步地改善。 

资料来源:公开资料,中国报告网整理,转载请注明出处(TYT

更多好文每日分享,欢迎关注公众号

【版权提示】观研报告网倡导尊重与保护知识产权。未经许可,任何人不得复制、转载、或以其他方式使用本网站的内容。如发现本站文章存在版权问题,烦请提供版权疑问、身份证明、版权证明、联系方式等发邮件至kf@chinabaogao.com,我们将及时沟通与处理。

产业升级需求下的深度绑定:我国工业盐行业正经历深刻转型 市场变中求新

产业升级需求下的深度绑定:我国工业盐行业正经历深刻转型 市场变中求新

我国是全球最大的工业盐生产国与消费国,行业供给能力稳定,市场需求持续增长。作为基础化工的“粮食”,工业盐约90%的消费量高度绑定于烧碱与纯碱(合称“两碱”)行业,其市场波动与下游玻璃、氧化铝、新能源等产业的景气度紧密相连。当前,在市场需求驱动与产业升级内在要求的双重作用下,我国工业盐行业正经历一场深刻的变革,从过去同质

2026年01月28日
我国高纯氢应用格局多元 需求扩容与产能过剩并存 价格承压下行

我国高纯氢应用格局多元 需求扩容与产能过剩并存 价格承压下行

前言: 高纯氢作为高纯度工业气体,生产储运环节要求严苛。目前我国高纯氢应用格局多元,电子与半导体领域为消费主力。但行业同时呈现产能消费双升却增速失衡的态势,2021-2025年产能增速远超消费,2025年产能过剩加剧,市场供过于求直接导致高纯氢价格全年承压下行。

2026年01月28日
降本增效需求驱动+豆粕减量替代 我国蛋氨酸开启净出口新纪元

降本增效需求驱动+豆粕减量替代 我国蛋氨酸开启净出口新纪元

随着蛋氨酸需求持续增长,全球蛋氨酸产能逐步向中国转移。近年来,欧洲、日韩等企业由于能源和人工成本高企等因素,在蛋氨酸等化工材料领域少有扩产甚至存在逐步退出的趋势,而国内企业依托成本和性价比等全球竞争优势逐步凸显,全球份额持续增长。数据显示,2024年我国蛋氨酸产能约109.3万吨,全球占比46%,较2014年提升17p

2026年01月28日
我国磷酸铁需求强劲爆发 行业供给能力提升 产业链一体化趋势强化

我国磷酸铁需求强劲爆发 行业供给能力提升 产业链一体化趋势强化

在新能源汽车与储能产业双轮驱动下,磷酸铁作为磷酸铁锂正极材料的核心前驱体,需求迎来强劲爆发。同时行业供给能力显著提升,产能与产量均实现高速增长。当前,磷酸铁生产工艺以铵法为主,铁法则凭借副产物少、环保压力低等优势逐渐崛起。同时,磷酸铁市场头部效应显著,产业链一体化发展趋势持续强化。

2026年01月27日
全球二氯二氢硅需求持续释放 对日反倾销调查落地助推国产企业技术突围与市场替代

全球二氯二氢硅需求持续释放 对日反倾销调查落地助推国产企业技术突围与市场替代

近年来,智能手机、人工智能、5G 通信等领域快速发展,推动半导体设备市场需求持续攀升,直接带动二氯二氢硅的市场需求增长。据SEMI数据,2024年全球半导体设备销售额为1171.4亿美元,同比增长10.25%,其中薄膜沉积设备占比超20%,成为二氯二氢硅需求的核心载体。

2026年01月23日
AI与新能源车双轮驱动 全球聚苯醚(PPO)开启长增长通道 国内产能放量助力国产化发展

AI与新能源车双轮驱动 全球聚苯醚(PPO)开启长增长通道 国内产能放量助力国产化发展

在人工智能算力爆发式增长的浪潮下,AI服务器迎来放量增长与性能升级的双重红利。2024年3月GTC大会上,英伟达推出新一代GPU架构Blackwell,其首款芯片GB200凭借卓越的算力性能与能效表现,进一步加速AI技术在各应用端的落地渗透,直接带动AI服务器等相关硬件设备的市场需求攀升。

2026年01月23日
特医食品扩容打开新空间 我国氨基酸行业向高端化迈进

特医食品扩容打开新空间 我国氨基酸行业向高端化迈进

我国氨基酸品类多元,已形成以饲料应用为主导的市场格局。在豆粕减量替代政策推动下,饲用氨基酸需求与产量稳步增长。同时特医食品蓝海市场的快速扩容,进一步拓宽了行业需求空间。目前我国已是全球氨基酸生产与消费大国,中低端市场优势稳固,行业正持续向高端化转型迈进。

2026年01月21日
下游三大领域协同发力 我国维生素行业稳步扩张 市场“四足鼎立”格局形成

下游三大领域协同发力 我国维生素行业稳步扩张 市场“四足鼎立”格局形成

我国是全球维生素市场的核心供给国。据新和成年报数据显示,2024年我国维生素产量应为‌42.8万吨‌,在全球市场(49.8万吨)的占比高达 85.9%;且2021—2024 年期间,我国维生素的整体产量规模与全球市场份额均保持着较强的稳定性,未出现大幅波动。

2026年01月20日
微信客服
微信客服二维码
微信扫码咨询客服
QQ客服
电话客服

咨询热线

400-007-6266
010-86223221
返回顶部