碳纤维的制作过程主要包括以下几个步骤:
原丝制备
聚丙烯腈(PAN)等原料通过聚合和纺丝工艺制成原丝。
预氧化
原丝在200-300℃的空气中进行预氧化处理,使其结构稳定,不易熔融。
碳化
预氧化后的纤维在惰性气体保护下,在1000℃左右高温进行碳化,去除非碳元素,形成碳纤维。
石墨化 (可选):进一步在2500℃-3000℃的温度下,在惰性气体保护中进行石墨化处理,提高纤维的弹性模量和热导率。
成型加工
包括预浸料制备、成型工艺、固化工艺和后处理工艺。
预浸料是将碳纤维与树脂复合的中间品。
成型工艺有热压罐成型、树脂传递模塑(RTM)成型、缠绕成型、拉挤成型、编织成型等。
固化工艺确保树脂充分固化,形成强度。
后处理工艺如打磨、切割等,以获得最终的碳纤维制品。
复合材料制备(可选):
碳纤维可与其他材料如树脂、金属或陶瓷结合,形成具有优异性能的复合材料。