第2章　碳纤维

碳纤维是一种由90％以上的碳元素组成的纤维，具有高比强度、高比模量、耐高温、耐腐蚀、抗疲劳等特性，作为复合材料的增强体，广泛应用于航空航天、国防军事、体育休闲等领域，是国民经济和国防建设不可或缺的一种材料。制备碳纤维的前驱体有很多，主要包括黏胶纤维（rayon）、沥青（pitch）纤维、聚丙烯腈（PAN）纤维和木质素（lignin）纤维，其中黏胶基碳纤维是最早问世的一种，主要作为耐火和隔热材料广泛应用于航空航天等领域，其产量不足世界碳纤维总产量的1％。沥青基碳纤维的含碳量高，包括通用级沥青基碳纤维和中间相沥青基碳纤维，通用级沥青基碳纤维的成本较低，但其强度不高，可重复性差，应用领域受到一定限制。中间相沥青基碳纤维的强度有所提高，但工艺复杂，产量较低。PAN基碳纤维综合性能最好，是目前生产规模最大、需求量最大、发展最快的一种碳纤维，其产量已达碳纤维总产量的90％以上。而木质素基碳纤维仍处于研发阶段，其具有原料来源广，价格低廉，含碳量高等优点。作为碳纤维的前驱体，木质素纤维成本约为PAN纤维的1/10，有望制成低成本碳纤维而广泛应用于汽车等领域。