天津纺织纺机行业用碳纤维种类

碳纤维产业链上游属于石油化工行业，主要通过原油炼制、裂解、氨氧化等工序获得丙烯腈；碳纤维企业通过对以丙烯腈为主的原材料进行聚合反应生成聚丙烯腈，再以其

纺丝获得聚丙烯腈原丝，对原丝进行预氧化、碳化等工艺制得碳纤维，通过对碳纤维和高质量树脂的加工以获得碳纤维复合材料以满足应用需求。

碳纤维的生产流程主要包括：拉丝、牵伸、稳定、碳化、石墨化。

一、拉丝：这是碳纤维生产过程中的第一步，主要把原材料分离成纤，属于物理变化，在这过程中，纺丝液细流与凝固液之间的传质、传热，PAN沉析形成凝胶结构的

丝条。

二、牵伸：要求温度100到300度，结合定向纤维的拉伸效应来操作。也是PAN纤维的高模量、强度高、致密化和细化的关键步骤。

碳纤维是一种新型的非金属材料，它是由与金刚石材料相同的碳材料制成，温度在1000℃以上。天津纺织纺机行业用碳纤维种类

碳纤维的市场需求特别是民用市场需求的强劲增长，使碳纤维在中国的发展前景广阔，潜力非常大，我国碳纤维产业发展方兴未艾。碳纤维属于国际高精新材料产业， 除了应用至传统的航空航天领域外，汽车、风力涡轮叶片及压力容器等市场对碳纤维的需求也在不断增加，2010年全球碳纤维需求量达到 3.5 万吨左右。目前，世界碳纤维中 PAN 基碳纤维占各种碳纤维材料的80%以上，而我国碳纤维的生产和使用尚处于起步阶段，碳纤维产量很低，国内碳纤维生产能力只占世界高性能碳纤维总产量的0.4%左右，国内用量的90%以上靠进口。天津纺织纺机行业用碳纤维种类碳纤维机械手臂自身材料为非金属，不会被侵蚀，自身的强度高和高刚度足以应付繁重的工作任务。

碳纤维复合材料作为高性能机器人的优异材料，在许多发达地区得到了广阔的应用。碳纤维复合材料具有较高的强度和刚度，可以更好地发挥机械手的性能。

过去，工业机器人是由钢和铝制成的。一米长的铝结构机械手杆在室温变化12℃时变化0.13MM，这将极大地影响机器人的精度。对于高模量碳纤维复合材料，如果对纤维的铺层和方向进行优化，可以达到普通金属材料无法达到的近零热变形的设计效果。

机器人手臂是机器人技术领域中应用非常广阔的自动化机械装置。尽管它们的形状各不相同，但它们都有一个共同的特点，即它们可以通过接收指令精确地找到三维（或二维）空间中的某一点。机械臂一般有三种运动：伸展、旋转和提升。旋转和提升由横担和生产柱完成。臂的基本功能是将爪移动到所需的位置，承受工件的重量和臂本身的重量。另外，管路、冷却装置、行程管理装置和自动检测装置一般安装在臂上。因此，摆臂的结构、工作范围、承载能力和运动精度将直接影响整机的工作性能。

随着2020年初边境的关闭，国际航空旅行停止，飞机停飞，飞机制造商大幅削减了生产率，碳纤维行业似乎在瞬间失去了动力。碳纤维在航空航天领域的应用占工业总量的

20%以上，占行业价值的40％。商业航空业的放缓严重影响了碳纤维行业，要恢复到COVID之前的水平可能要花费数年的时间。

尽管航空航天方面的消息令人沮丧，但2020年并非所有的都是坏消息。当人们学会了居家工作和在家附近度假时，一些市场表现良好，如在2020年，体育用品的需求跃升了

30％至40％，风力涡轮机的安装按计划继续比上一年增加了20％。

机械手的功率重量比可以通过轻量化设计来优化，选择轻量化材料也是实现机械手轻量化的重要途径。

传统的碳纤维生产过程主要包括纤维纺丝、热稳定化、碳化以及石墨化等环节，再加上高压下烘烤分离的树脂和碳纤维布，一共需要24个小时以上。而锻造碳纤维的生产耗时则明显缩短了许多，将切碎的碳纤维丝与树脂结合并夹在两个钢模之间，然后放在1200-1500psi的压力下加热3分钟就能制造完成。生产周期的大幅缩短意味着锻造碳纤维的生产成本将大幅降低。

还有一个优势，短切碳纤维与树脂混合后，在高压的作用下，它的流动性好，能够成型复杂结构的零部件。 为了进一步降低能耗，提高生产效率，纺织机械设备开始逐步在零部件中应用碳纤维材料。天津纺织纺机行业用碳纤维种类

目前，引入碳纤维复合材料的汽车零部件包括轮毂、传动轴、车门等。天津纺织纺机行业用碳纤维种类

现代碳纤维工业化的路线是前驱纤维炭化工艺法。

制造碳纤维用的原纤维名称化学组分碳含量、碳纤维收率、黏胶纤维(C6H10O5)n4521~35聚丙烯腈纤维(C3H3N)n6840~55沥青纤维C，H9580~90

采用这3种原纤维制造炭纤维的流程都包括:稳定化处理(在200~400℃空气，或用耐燃试剂等化学处理)，碳化(400~1400℃，氮气)和石墨化(1800℃以上，氩气气氛下)。为了提高炭纤维与复合材料基质的粘接性能需进行表面处理、上浆、干燥等工序。

另一种制造碳纤维的方法是气相生长法。将甲烷与氢的混合气体在催化剂的存在下，于1000℃高温下反应，可制得不连续的短切碳纤维，最大长度可达50 cm。其结构不同于聚丙烯腈基或沥青基碳纤维，易石墨化，力学性能良好，导电性高，易形成层间化合物。 天津纺织纺机行业用碳纤维种类

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