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。

我国PVC行业需求不足导致价格下行 绿色转型趋势下乙烯法渗透、市场向头部企业集中

我国PVC行业需求不足导致价格下行 绿色转型趋势下乙烯法渗透、市场向头部企业集中

我国是PVC主产国,且近年来产能产量保持增长,全球主导地位持续巩固。建筑行业为PVC核心下游,近年来,受房地产行业下行影响,国内PVC市场需求增长动力不足,导致我国PVC库存不断走高,价格、毛利润持续下降。从行业发展趋势看,随着双碳目标驱动PVC行业绿色转型,污染少、耗能小的乙烯法占比有望提升,市场也将进一步向头部企业

2025年06月11日
我国苯胺下游消费以MDI为主 行业已实现自给自足 出口均价持续增长

我国苯胺下游消费以MDI为主 行业已实现自给自足 出口均价持续增长

我国苯胺下游消费高度集中于MDI生产,2024年占比约80%。供给侧改革及环保趋严致2017-2020年产能缩减,后随MDI生产商配套新装置投产,产能止跌回升,2023年达450万吨,2024年维持该水平。值得一提是,行业门槛较高,呈寡头格局,由具备一体化配套、规模及技术资金优势的大型化工集团主导。

2025年06月10日
我国光引发剂行业格局向头部企业集中 新能源、半导体等或成未来需求新增量

我国光引发剂行业格局向头部企业集中 新能源、半导体等或成未来需求新增量

而光引发剂每个品种的生产工艺都涉及多步有机化学反应,相对复杂,存在一定技术壁垒。随着市场竞争日益激烈,我国光引发剂行业产能不断向具备规模优势、成本优势、技术优势的企业集中。例如,久日新材收购常州华钛,强力新材收购长沙新宇等。目前,我国光引发剂头部企业久日新材、强力新材、沃凯珑、IGM、扬帆新材、固润科技,2024年产能

2025年06月09日
我国间苯二甲酸行业正处产能平稳阶段 市场高度集中 对外依存度下滑

我国间苯二甲酸行业正处产能平稳阶段 市场高度集中 对外依存度下滑

聚酯瓶片作为我国间苯二甲酸下游最大的需求市场,2024年占比超过四成,远高于醇酸树脂、不饱和聚酯树脂等其他下游。2020至2021年,我国间苯二甲酸行业进入扩能周期,恒逸石化与宁波台化新增产能投放。此后行业进入产能平稳阶段,产能稳定维持在55万吨规模。

2025年06月06日
我国PTA行业已基本实现自给自足 出口量快速增长 价格震荡下行

我国PTA行业已基本实现自给自足 出口量快速增长 价格震荡下行

PTA下游消费结构高度集中,几乎全部用于聚酯生产。自2018年起,我国PTA行业迎来新一轮扩能周期,在下游聚酯行业发展带动下,其产能规模实现跨越式增长。与此同时,其产量也在逐年递增。

2025年06月05日
我国聚硅氧烷下游消费以硅橡胶为主 行业供给能力显著增强 全球领先优势扩大

我国聚硅氧烷下游消费以硅橡胶为主 行业供给能力显著增强 全球领先优势扩大

近年来,我国聚硅氧烷市场需求持续旺盛,推动行业供给能力显著增强。尤为突出的是,我国聚硅氧烷行业在全球供给格局中不仅牢牢占据主导地位,其领先优势更呈现不断扩大态势。此外,我国于2015年正式成为聚硅氧烷净出口国,并在此后持续维持净出口状态,但目前行业仍面临结构性挑战——高端产品供给不足的问题持续存在,仍需依赖进口补充。

2025年06月04日
我国光固化行业分析:技术进步+下游新兴市场需求释放 产值、产量持续增长

我国光固化行业分析:技术进步+下游新兴市场需求释放 产值、产量持续增长

近年来,随着高端制造业的发展,光固化产品的应用领域日益广泛且仍不断拓展,涉及行业包括微电子加工、医疗、器官修复、造纸、家用电器、木器加工、汽车、印刷、3D打印、光纤通讯等。同时,UV光固化领域自身持续的技术进步(如UV LED技术、水性UV固化材料、大分子光引发剂、电子产品用光引发剂等)将使得光固化技术应用成本更低、效

2025年06月04日
我国牛磺酸应用市场逐步扩大带动需求不断增长 行业整体呈现高度集中态势

我国牛磺酸应用市场逐步扩大带动需求不断增长 行业整体呈现高度集中态势

从应用领域分布情况来看,目前饮料是我国牛磺酸第一大应用领域。有相关数据显示,目前在我国牛磺酸应用市场中,饮料占比高达45%;其次为宠物食品,占比30%。

2025年06月03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