第八章 纤维材料（纤维材料包括哪些）
一 纤维概论
1、纤维定义：（Fiber）:由连续或者不连续的细丝组成的物质。纤维直径从几微米到几十微米，长度从几毫米到几十毫米，甚至上千米，长度与细度差别大，长径比在103以上。
2、历史：天然（麻、羊毛、丝、棉）、人造（硝化纤维素、粘胶纤维、醋酸纤维）、合成（锦纶、涤纶、氨纶、维纶、丙纶、腈纶）、高功能（仿真丝，1965～仿羊毛、抗静电、吸水性、阻燃性、抗起球、耐污性、渗透性、拒水性、抗菌防臭性）和高性能（碳纤维： 人造丝基，1959～ ，PAN基，1962～，芳纶：间位芳纶，1962～，对位芳纶，1966～高强聚乙烯纤维：1975～）
3、纤维分类：天然（植物、动物、矿物）化学（人造或再生，纤；合成、纶；无机，碳纤维）
4、合成纤维：
定义：以石油、天然气、煤等为原料，经过提炼和化学反应合成高分子化合物，再经过熔融或溶解后纺丝制得的纤维。
特点：强度高、密度小、弹性好； 耐磨、耐酸碱性好； 不霉烂、不怕虫蛀等
分类：
通用(聚酯、涤纶，聚酰胺、锦纶，聚丙烯腈、腈纶，聚丙烯纤维、丙纶，聚乙烯醇缩甲醛纤维、维纶）；
高性能（高强高模，超高分子量聚乙烯纤维、芳纶、氟纶、氨纶等）；
功能（除力学和耐热性能外的特殊性能纤维，高分子光纤、导电合成光纤、生物降解性合成纤维、医用合成纤维、智能合成纤维等）
二 合成纤维的结构与性能 合成纤维微观结构特点：
1 成纤高聚物均为线型高分子（拉伸取向）：
高分子易于沿着纤维纵轴方向牵伸而有序排列。当纤维受力时大分子能同时承受作用力，使纤维具有较高的拉伸强度和适宜的延伸度，而在垂直于纤维纵轴方向上保持柔韧性。
2 成纤高聚物具有适宜的相对分子量（加工&物理机械性能）：相对分子量过高不易于纺丝加工，过低则物理机械性能不好。
3. 多数成纤聚合物含有极性侧基（相互作用、吸湿、染色、热性能）：极性基团的存在对于大分子链间相互作用、纤维的吸湿性、热性能和染色性有很大影响。
分子间作用力越强、纤维强度越大。
4. 具有可熔融或溶解性（加工方法）： 能够通过将高聚物熔化或溶解成熔体或溶液，通过纺丝、冷却或凝固制成纤维。
5. 一般要求是半晶结构的聚合物（综合性能）：结晶区的存在使纤维具有较高的强度和模量；非结晶区的存在使纤维具有一定的弹性、耐疲劳性和可染色； 半晶结构能使原来排列不规整的分子链，经过纺丝牵伸时沿着纤维轴方向取向而有序排列 ，并将这种状态固定下来。
6. 原纤：纤维的微细结构的基本组成单元，多为细长纤维状的物质，统称为原纤（fibril），是聚合物大分子有序排列的结构（结晶结构），严格意义上是带有缺陷的多层次堆砌结构。
基原纤：几根至十几根大分子，互相平行排列而成，直径1-3nm；
微原纤：若干根基原纤平行排列组合（结晶态大分子束），直径4-8nm；
三 合成纤维的加工方法 合成纤维制备的两类四种方法，特点和区别
1熔融纺丝：1）聚合物熔体制备、2）经过喷丝板压出形成细流、3）熔体细流被拉伸变细和热定型（挤出胀大、形变细化、固化丝条运动，取向结晶）4）固态纤维上油和卷绕；5）固态纤维后加工（后拉伸和热定型）
后拉伸：提高取向度、提高纤维强度、减少伸长率。拉伸温度在聚合物软化点以上，熔点以下，拉伸倍率一般为4-6倍，最高可达10倍。
热定型：消除内应力、提高尺寸稳定性，张紧热定型或松弛热定型。在纤维聚合物的热变形温度以下，如涤纶为120-130 oC
熔融纺丝的特点：
主要优点是卷绕速度高，一般纺速为1000—2000m/min；高速纺丝可以达到4000—6000m/min。
无需溶剂、沉淀剂，设备简单，工艺流程短。
熔点低于热分解温度、可以熔融形成稳定熔体流的成纤聚合物均可采用熔体纺丝。涤纶、锦纶和丙纶的生产均采用熔体纺丝工艺。
2溶液（干法、湿法、干喷湿纺）：
基本工艺流程：纺丝液制备；喷丝；凝固形成初生纤维；后处理（水洗、拉伸、热定型、卷曲）
干法溶液纺丝：
将聚合物溶于挥发性溶剂中，通过喷丝孔喷出细流，在热空气中挥发溶剂，凝固伸长变细形成纤维。
这种方法目前一般的纺丝速度为200~500m/min，高者可达1000~1500m/min。干法纺丝溶剂挥发易污染环境，成本高，但丝的质量好，此法多用于制作长丝
湿法溶液纺丝：
溶液细流进入凝固浴，溶剂向凝固浴扩散，沉淀剂向细流内部扩散，聚合物凝固析出成纤。
干喷湿纺溶液纺丝：
溶液细流经过一小段空气层，然后进入凝固浴，溶剂向凝固浴扩散，沉淀剂向细流内部扩散，聚合物凝固析出成纤。
溶液纺丝适用范围：热分解温度低于熔融温度和加热易变色，但可溶解在适当溶剂中的聚合物适合采用溶液纺丝工艺；腈纶、氯纶、氨纶、维纶均采用溶液纺丝工艺生产。
合成纤维的取向主要是在后拉伸过程中形成的。
四 典型合成纤维 掌握5种典型合成纤维性能特点/分子结构/制备方法
1、涤纶
涤纶是聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）经熔融纺丝制成的合成纤维，分子链上存在大量酯基故称聚酯纤维
PET物理性质和化学性质：①熔点：纯267℃，工业PET：255～264℃(常用纤维级 PET265℃)；②玻璃化转变温度：无定形67℃；晶态81℃；取向结晶125℃
③密度（纤维用PET）：1.38～1.40g/cm3；④熔体密度：1.20g/cm3
PET纺丝方法: 熔融纺丝 聚酯切片纺丝工艺（切片、熔融、过滤、分配、喷丝头拉伸、冷却、上油、卷绕）。不同纺速得到不同产品
（1）常规纺丝：纺速1000～1500m/min，UDY（undraw yarn）;
（2）中速纺丝：纺速1500～3000m/min，通称MOY（medium oriented yarn）;
（3）高速纺丝：纺速3000～6000m/min，通称POY（pre-oriented yarn）当纺速>5000m/min以上时，为全拉伸丝FDY（Fully dawnyarn）;
（4）超高速纺丝：纺速6000～8000m/min，为全取向丝，通称FOY （fully oriented yarn）;
性质：
² 强度高，吸湿性较低，所以它的湿态强度与干态强度基本相同；
² 模量高，是几类通用合成纤维中最高的——面料挺括；
² 低变形下弹性高，当伸长5%～6%时，几乎可以完全恢复；
² 耐磨性高，在通用合成纤维中仅次于锦纶；
² 耐热性在通用合成纤维中最高
² 耐光性很好（仅次于腈纶），曝晒1000小时，强力保持60-70%
² 耐腐蚀，染色性较差，但色牢度好，不易褪色
² 织物易洗快干，保形性好。具有“洗可穿”的特点
² 耐酸不耐碱。
改性：化学法(共聚或表面处理）和物理法（共混纺丝、改变加工条件、混纤、交织等）；
差别化纤维：通过物理化学改性方法而获得的以适合特定领域的需要，与传统的普通纤维产品有差别的纤维新品种。如阻燃聚酯、抗静电聚酯、有色聚酯、仿真丝纤维等。
功能纤维：通过物理或化学改性，赋予纤维特殊性能和功能。如离子交换树脂。防辐射、抗紫外、远红外、防臭、防菌、医用聚酯纤维等。
应用： 长丝：常作为低弹丝，制作各种纺织品；“的确良”短纤：混纺
工业上：轮胎帘子线，渔网、绳索，滤布，缘绝材料等。化纤中用量最大的。
2. 腈纶
定义：聚丙烯腈纤维（acrylic fibers）是指由聚丙烯腈或丙烯腈含量占85％以上的线型聚合物所纺制的纤维。我国聚丙烯腈纤维的商品名称为腈纶。
20世纪30年代德国Hoechst化学公司和美国Du Pont公司就已着手聚丙烯腈纤维的生产试验，直至1950年，聚丙烯腈纤维才正式投入大生产。
最早的聚丙烯腈纤维由纯聚丙烯腈（PAN）制成，因染色困难，且弹性差，故仅作为工业用纤维。后来开发出丙烯腈与烯基化合物组成的二元或三元共聚物，改善了聚合体的可纺性和纤维的染色性。
PAN物理性质和化学性质
白色粉末状物质，密度为1.14~1.15g/cm3；半结晶高聚物；－CN的存在，使它具有优良的耐光性；在220~230℃软化的同时发生分解，在空气中长时间受热会使颜色变黄甚至变黑，加热到250~300℃时，发生热裂解，分解出氰化氢及氨；
碱或酸的作用下，发生水解其氰基可转变成酰胺基
制备方法：
聚丙烯腈纤维大多是以丙烯腈为主的三元共聚物制得，其中丙烯腈占88％～95％，第二单体用量为4％～10％，第三单体用量为0.3％～2％。
第二单体:丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、醋酸乙烯和丙烯酰胺，降低PAN的结晶性，增加纤维的柔软性，提高纤维的机械强度、弹性和手感。
第三单体:羧基或磺酸基的单体，如丙烯磺酸钠、甲基丙烯磺酸钠等； 含有氨基、酰胺基、吡啶基等的单体，如乙烯吡啶等。引入一定数量的亲染料基团，以增加纤维对染料的亲和力。
纺丝方法：溶液。一步法（采用均相聚合，所得溶液可以直接纺丝）；二步法（采用非均相水相沉淀聚合法，聚合物从反应体系中分离出并干燥得到粉状固体，然后将其溶解在适当溶剂中制成纺丝原液）。
常用溶剂：硫氰酸钠NaSCN水溶液，氯化锌ZnCl2水溶液，浓硝酸HNO3，二甲基亚砜DMSO，二甲基甲酰胺DMF，二甲基乙酰胺DMAc
性质：人造羊毛；质轻保暖、染色鲜艳而牢固，防蛀、防霉，具有热弹性和极好的日晒牢度；缺点： 吸湿差，染色难。
应用：主要作民用，可纯纺也可混纺，制成多种毛料、毛线、毛毯、运动服也可：人造毛皮、长毛绒，膨体纱，水龙带，阳伞布等。
聚丙烯腈中空纤维膜具有透析、超滤、反渗透等功能，混合流体的选择性分离。
2. 腈纶
定义：聚丙烯腈纤维（acrylic fibers）是指由聚丙烯腈或丙烯腈含量占85％以上的线型聚合物所纺制的纤维。我国聚丙烯腈纤维的商品名称为腈纶。
20世纪30年代德国Hoechst化学公司和美国Du Pont公司就已着手聚丙烯腈纤维的生产试验，直至1950年，聚丙烯腈纤维才正式投入大生产。
最早的聚丙烯腈纤维由纯聚丙烯腈（PAN）制成，因染色困难，且弹性差，故仅作为工业用纤维。后来开发出丙烯腈与烯基化合物组成的二元或三元共聚物，改善了聚合体的可纺性和纤维的染色性。
PAN物理性质和化学性质
白色粉末状物质，密度为1.14~1.15g/cm3；半结晶高聚物；－CN的存在，使它具有优良的耐光性；在220~230℃软化的同时发生分解，在空气中长时间受热会使颜色变黄甚至变黑，加热到250~300℃时，发生热裂解，分解出氰化氢及氨；
碱或酸的作用下，发生水解其氰基可转变成酰胺基
制备方法：
聚丙烯腈纤维大多是以丙烯腈为主的三元共聚物制得，其中丙烯腈占88％～95％，第二单体用量为4％～10％，第三单体用量为0.3％～2％。
第二单体:丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、醋酸乙烯和丙烯酰胺，降低PAN的结晶性，增加纤维的柔软性，提高纤维的机械强度、弹性和手感。
第三单体:羧基或磺酸基的单体，如丙烯磺酸钠、甲基丙烯磺酸钠等； 含有氨基、酰胺基、吡啶基等的单体，如乙烯吡啶等。引入一定数量的亲染料基团，以增加纤维对染料的亲和力。
纺丝方法：溶液。一步法（采用均相聚合，所得溶液可以直接纺丝）；二步法（采用非均相水相沉淀聚合法，聚合物从反应体系中分离出并干燥得到粉状固体，然后将其溶解在适当溶剂中制成纺丝原液）。
常用溶剂：硫氰酸钠NaSCN水溶液，氯化锌ZnCl2水溶液，浓硝酸HNO3，二甲基亚砜DMSO，二甲基甲酰胺DMF，二甲基乙酰胺DMAc
性质：人造羊毛；质轻保暖、染色鲜艳而牢固，防蛀、防霉，具有热弹性和极好的日晒牢度；缺点： 吸湿差，染色难。
应用：主要作民用，可纯纺也可混纺，制成多种毛料、毛线、毛毯、运动服也可：人造毛皮、长毛绒，膨体纱，水龙带，阳伞布等。
聚丙烯腈中空纤维膜具有透析、超滤、反渗透等功能，混合流体的选择性分离。
3.锦纶
结构：尼龙，有锦纶6和锦纶66两种
性能特点：
² 断裂强度高，耐磨性是通用合成纤维中最高的。
² 初始模度低，容易变形，织物保型性、耐热性不及涤纶
² 细而柔软、弹性伸长大
² 吸湿性在合成纤维中仅次于维纶，染色性在合成纤维中属较好的。
² 耐日光性不好，织物久晒就会变黄，强度下降
² 耐酸不耐碱。
应用：长丝，多用于针织和丝绸工业，尼龙绸；短纤，大都与羊毛或毛型化纤混纺，做华达呢，凡尼丁等。 工业：帘子线和渔网，也可作地毯，绳索，传送带，筛网等。
4、氨纶
聚氨酯
性能特点：弹性最好，强度最差，吸湿差，有较好的耐光、耐酸、耐碱、耐磨性。氨纶比原状可伸长5-7倍，所以穿着舒适、手感柔软、并且不起皱，可始终保持原来的轮廓。
用途：氨纶利用它的特性被广泛地使用于内衣，休闲服，运动服，短袜，连裤袜，专业运动服、健身服及锻炼用服装、潜水衣、游泳衣、比赛用泳衣等；绷带等为主的纺织领域，医疗领域等。
5、丙纶
性能特点：丙纶纤维是常见化学纤维中最轻的纤维。几乎不吸湿，具有良好的芯吸能力，强度高， 制成织物尺寸稳定，耐磨弹性、化学稳定性好。热稳定性差，不耐日晒，易于老化脆损。
用途：可以织袜，蚊帐布，被絮，保暖填料、尿布湿等。工业上：地毯、渔网，帆布，水龙带，医学上带代替棉纱布
五 高性能纤维：了解各种高性能纤维性能特点、典型应用、了解我国碳纤维研究生产现状、掌握至少3种高性能纤维的制备途径、掌握聚丙烯腈基碳纤维性能特点、掌握聚丙烯腈基碳纤维制备基本流程
1. 芳纶纤维：
结构：芳香族聚酰胺制备的纤维。内聚酰胺，外聚酰胺。
芳酰胺聚合物特点：典型的刚性链聚合物，分子间缠结少
特点：高强、高模（比强度是钢丝的5－6倍，比模量为钢丝的2倍， 比重仅为钢丝的1／5左右）耐高温，热膨胀系数小；
特殊的纺丝技术：干湿法纺丝（液晶纺丝）； 湿法纺丝。 制得的纤维强度和模量可达到柔性链成纤聚合物所达不到的程度
主要用途：宇航----航空、航天、导弹等，－－发动机壳体；特种复合材料----防弹、气罐等； 保温隔热材料；高级轮胎帘子线（橡胶增强材料，重量轻、耐磨好、滚动阻力低、高速性能好、耗油少、使用寿命长）；光缆、特种缆绳；高压容器、各种高速传送带、各种树脂基复合材料等
2. 高强聚乙烯PE纤维（超高分子量聚乙烯纤维）
结构与性能： 超分子量----百万以上；摩擦系数小，耐磨性优于其它工业用纤维；容易进行各种纺织加工；优良的耐化学药品，不吸水；电磁波透过性能好等
特点：目前国际上最新的超轻、高比强度、高比模量、成本低的高性能有机纤维
制备/简史：1975年，荷兰Dutch State Mines 公司，冻胶纺丝—超拉伸技术，打破了只有刚性高分子才能制取高强高模纤维的格局；
1985年，美国联合信号（Allied Signal )购买DSM专利改进技术制备高强纤维（超过杜邦Kevlar)；中国，我国多年攻关，产业化
用途：缆绳、渔网、新型防弹衣
3、聚酰亚胺PI纤维，(Polyimide)
聚酰亚胺(Polyimide)结构：指高分子主链上含有亚胺环的一类高聚物,由含二胺和二酐的化合物，经逐步聚合制备。
PI树脂特点：目前工程塑料中耐热性最好的一种，是目前产量最大的一类耐热树脂。被称为是"解决问题的能手"。"没有聚酰亚胺就不会有今天的微电子技术"。21世纪最有希望的工程塑料之一。
PI树脂性能：
力学性能：拉伸、弯曲、压缩强度较高；突出的抗蠕变性，尺寸稳定性；
热性能：耐高温、低温性好，很低的热膨胀系数；优良的电绝缘性能。
电性能：偶极损耗小，耐电弧晕性突出，介电强度高，随频率变化小；
耐化学药品性能：耐油、有机溶剂酸、不耐碱；
耐辐射和阻燃：经射线照射后，强度下降很小；自熄性聚合物，发烟率低（阻燃）
PI树脂应用：
微电子器件：介电层、缓冲层和保护层材料
液晶显示：取向排列剂
电-光材料：无源或有源波导材料光学开关材料等
复合材料：碳纤维增强的热塑性聚酰亚胺复合材料，该材料在低温、高速、干摩擦和高磨损等恶劣工作条件下表现优异
薄膜：是聚酰亚胺最早的商品之一，用于电机的槽绝缘及电缆绕包材料。透明的聚酰亚胺薄膜可作为柔软的太阳能电池底版。
涂料：作为绝缘漆用于电磁线，或作为耐高温涂料使用
纤维： 高温介质及放射性物质的过滤材料和防弹、防火织物。
PI纤维制备：主要包括聚合物的制备、聚合物流体的制备和纺丝成型（干法、湿法或干湿法）三个过程。
两步法纺丝路线：
以聚酰胺酸溶液为纺丝浆液先制取聚酰胺酸纤维，经250～350℃高温热酰亚胺化、热拉伸和热处理后可得到高性能的聚酰亚胺纤维
一步法纺丝路线：
纺丝浆液为聚酰亚胺溶液，可以直接纺制出聚酰亚胺纤维。一般得到的聚酰亚胺纤维的力学性能较高。
聚酰亚胺纤维性能
高强高模：断裂强度可达4.6GPa；
耐高温：PI的起始分解温度一般都在500℃左右。由联苯二酐和对笨二胺合成的聚酰亚胺，其热分解度达到600℃。
耐低温：聚酰亚胺耐低温性能极好，如在—269℃液态氮中仍不会脆裂。
耐辐射性；尺寸稳定性；生物相容性：PI纤维无生物毒性，可耐数千次消毒。
介电性能良好；自熄性
4.聚对苯并苯并双恶唑纤维(Poly-p-phenylene benzobisthiazole)
合成：单体，2，6-二氨基间苯二酚盐酸盐；对苯二甲酸（聚酯合成用大宗产品）；溶剂：多聚磷酸PPA，脱水剂P2O5进行缩聚反应
制备：干湿法液晶纺丝。PBO在 PPA中的缩聚溶液为纺丝原液，空气层为 20cm，稍有喷头拉伸；得到强度 37N/tex，模量 114.4N/tex的初生纤维；初生纤维在张力下 600℃左右热处理，纤维弹性模量上升为 176N/tex，而强度不下降，经过热处理的 PBO纤维表面呈金黄色的金属光泽。 （tex，1000米长纤维g数）
性能：强度（5.8GPa）、模量（180-280GPa）、密度（1.54g/cm3)、分解温度：650℃、LOI（68）。强度和模量超过了碳纤维及钢纤维
应用：
长纤（补强、增强材料，复合材料制备，高强绳索，高温耐热过滤织物；防弹材料；）
短纤（消防服，耐热劳保服，赛车运动服，耐热毡垫和高温过滤毡垫）
超短纤维和浆粕（摩擦材料，工程塑料增强）
5.陶瓷纤维：纤维状轻质耐火材料，具有重量轻、耐高温、热稳定性好、导热率低、比热小及耐机械震动等优点，纤维表面光滑。
结构特点：堆积气孔率高，而且气孔孔径和比表面积大。
内部组织结构：由固态纤维与空气组成的混合结构，固相与气相都是以连续相的形式存在的，其中固态物质以纤维状形式存在，并构成连续相骨架，而气相则连续存在于纤维材料的骨架间隙之中。
分类（按组成）：
低温陶瓷纤维： Al2O3含量大于40%，使用温度700～800℃
普通陶瓷纤维： Al2O3含量≥45%，有害杂质含量3%～4%。纤维使用温度1000℃。
高纯陶瓷纤维：工业氧化铝粉与硅石粉的合成料为原料，使用温度1100℃。
高铝纤维：工业氧化铝粉与硅石粉合成料为原料。Al2O3含量≥55%。使用温度1200℃
含铬陶瓷纤维：在高纯陶瓷纤维合成料中加入3%～6%三氧化二铬，以抑制非结晶纤维受热条件下出现的析晶变化，故又称铬稳定化纤维。使用温度1200℃。
含锆陶瓷纤维：加入锆英砂，使纤维中ZrO2含量达12%～15%。使用温度1300℃。
纺丝方法：
熔融纺丝：原料熔融后用喷吹法或甩丝法形成纤维。
喷吹法是先用电阻炉将原料熔融成高温熔融物，经由高温流口形成细流，用高压空气喷吹，在高速空气的作用下，熔融液体分散成粒子，在粒子之间形成纤维。甩丝法是用一组甩轮，利用甩轮高速旋转的离心力将高温熔融液体形成纤维
挤出纺丝：将陶瓷超细微粉配成浆料，经挤出、蒸发溶剂、煅烧、烧结等过程便可得到所需的陶瓷纤维
基体纤维溶液浸渍法：采用无机盐溶液浸渍基体纤维，然后烧结除去基体纤维而得到陶瓷纤维
CVD 化学气相沉积法：以一种导热、导电性能较好的纤维作为芯材，利用可以气化的小分子化合物在一定的温度下反应，生成目标陶瓷材料沉积到芯材上，从而得到“有芯”的陶瓷纤维
前驱体转化法：以一种可以通过反应转化成目标纤维的基体纤维为起始材料，与引入的化学气氛发生气一固反应形成陶瓷纤维
溶胶凝胶法：利用具有一定粘度的溶胶来成型纤维，通常是将金属盐类与羧酸混合，配制成一定粘度的溶胶，将溶胶纺丝后进行热处理而制备无机纤维的方法
应用：绝热保温材料；过滤材料；吸声隔音材料；增强增韧材料
6.玻璃纤维
主要成分——氧化硅、氧化铝、氧化钙、氧化镁、氧化硼、氧化铁、碱金属；
物理性能——线密度、含水率、断裂强度、硬挺度、可燃物含量、单位面积质量等；
密度——2.4~2.6克/立方厘米；
直径——3~30微米；
优点——吸湿小、尺寸稳定、耐热不燃烧、耐腐蚀、拉伸强度高；
缺点——剪切强度和耐磨性差
生产工艺：池窑法
应用：交通运输、建筑建材、电气、机械、石油化工、体育休闲、国防科技
分类：
连续玻璃纤维：中碱、无碱和高碱
定长玻璃纤维和玻璃棉
特种玻纤：高强(S)，高模(M)，高硅氧、耐碱(AR)、光通讯、光导、激光
7 碳纤维
以碳元素为主组成，以有机高分子为原料，最终以无机碳形式的纤维成品
特点：性脆、 色黑；高强度、高模量； 质轻； 耐高温；耐化学腐蚀；导电、导热；可编织、可缠绕等
分类： 四类
PAN-CF：PAN为原料（综合性能最好产量最大：90%以上）
Pitch-CF：沥青为原料
Rayon -CF：纤维素为原料
纳米-CF：高碳烃类有机化合物
发展历史：原始发展、起步、快速发展
性能：
(1)密度小、质量轻，密度1.5～2g/cm3，相当于钢密度的l/4、铝合金密度的1/2；
(2)强度、弹性模量高，其强度比钢大4-5倍，弹性回复l00%；
(3)具有各向异性，热膨胀系数小（0-10-6K-1），导热率（10-160Wm-1K-1 ）随温度升高而下降，耐骤冷、急热，即使从几千度的高温突然降到常温也不会炸裂；
(4)导电性好，25oC时高模量纤维为775μΩ/cm，高强度纤维为1500μΩ/cm；
(5)耐高温和低温性好，在3000℃非氧化气氛下不融化、不软化，在液氮温度下依旧很柔软，也不脆化；
(6)耐酸性好，对酸呈惰性，能耐浓盐酸、磷酸、硫酸等侵蚀。
此外，还有耐油、抗辐射、抗放射、吸收有毒气体和使中子减速等特性。
碳纤维组成结构（PAN）
(1)组成：C、N、H、O，其中C≥92%，N≤7%，H ≤2%
(2)直径：7μm(T300,T700), 5 μm(T800,T1000)
(3)丝束大小：K（1，3，6，12K），24-360K
(4)连续长度：几千—上万米
(5)截面形状：圆形或近似圆形
性能（PAN）
强度：3.5~7.0GPa；高强系列：T
模量：200~700GPa；高模系列：M
高强高模系列：M**J
PAN基碳纤维制备（原丝）
常用共聚单体：丙烯酸甲酯、衣康酸、丙烯酰胺等
应用：航天；卫星；民用飞机；油田开采；建筑补强；风力发电；汽车轻量化；体育休闲；等等
我国碳纤维发展情况
现在我国碳纤维研究与工业化也进入快速发展时期
T300级（>3.5GPa）：实现工业化生产，能够满足国防军工的需求；
T700级（4.9GPa）：2007年实现技术突破，工程化生产基本稳定
T800级（5.5GPa）：2009突破制备技术，开始工程化研究；
T1000和高强高模型：2011年973立项研究；
M55J：2018年实现小批量供货及应用验证。
主要企业与主要科研单位：我国目前已经有30多家单位开始建设碳纤维及原丝生产线，投资超过90亿元，总产能达到23600吨
技术方面：我校处于国内领先地位
碳纤维研究所参加了所有国家碳纤维研究计划
我国碳纤维发展方向1、高强化；2、低成本化；3、高强高韧化；4、拉压均衡化；5、关键设备国产化
