碳纤维行业150页深度研究报告：高端制造业换装首选材料(14)

预氧化工序。预氧化工序主要是在催化剂的作用下进行脱水、热裂和结构 转化，使白色粘胶纤维转化为黑色预氧丝，并赋予其阻燃性。预氧化炉的温 度分布梯度相当重要，要根据纤维的 TG 和 DTG 谱图来确定。分析测试数据 表明由粘胶纤维转化为预氧丝后抗拉强度下降74%-84%，含氧量下降到40%- 50%。这表明结构与性能发生了本质性变化。

低温碳化工序发生的反应主要是深度脱水、热裂和芳构化，此时逸出的废 气和产生的焦油相当多。因此，如何瞬时排出废气和焦油成为一个重要的 设计参数。
高温碳化工序产生的废气和焦油就少得多，废气的主要组成是缩聚、芳构 化的小分子挥发物，如 H2、CH4、C2H6、C2H4以及 CO、CO2等。

2 应用端：极致的性价比是永恒的目标

2.1 性能角度：与其他材料复合实现性能互补共振是大趋势
复合材料是由两种或两种以上不同性质的材料，通过物理或化学的方法组成具 有新性能的材料。各种材料在性能上互相取长补短，产生协同效应，使复合材料的 综合性能优于原组成材料而满足各种不同的要求。复合材料的基体材料分为金属和 非金属两大类。金属基体常用的有铝、镁、铜、钛及其合金。非金属基体主要有合成 树脂、橡胶、陶瓷、石墨、碳等。增强材料主要有玻璃纤维、碳纤维、硼纤维、芳纶 纤维、碳化硅纤维、石棉纤维、晶须、金属丝和硬质细粒等。复合材料中以纤维增强 材料应用最广、用量最大。其特点是比重小、比强度和比模量大。 碳纤维复合材料是由两种或两种以上不同性质的材料，通过物理或化学的方法， 在宏观上组成具有新性能的材料。碳纤维复合材料是一种两相复合材料，是由有机 纤维转化而成，其具有优异的力学性能，同时还具备碳材料的原本特性，属于一种 新型增强纤维。
2.1.1 碳纤维 聚合物：中高温下金属材料最佳替代者
以各种聚合物材料为基体的碳纤维复合材料统称为碳纤维聚合物基复合材料， 也可称为碳纤维树脂基复合材料。按照树脂基体材料的性能可将复合材料分为通用 性树脂基复合材料、耐高温型树脂基复合材料、耐化学腐蚀型树脂基复合材料以及阻燃型树脂基复合材料等。按照聚合物材料机构形式划分可分为热固性树脂基复合 材料、热塑性树脂基复合材料及橡胶基复合材料。 高比强度、高比模量。高强高模碳纤维/环氧树脂的比强度是钢的 5 倍、铝 合金的 4 倍。 耐疲劳性能好。树脂基复合材料的疲劳极限可达其拉伸强度的 70%-80%。 耐烧蚀性能好。树脂基复合材料的界面有很好的阻尼功效，减震能力强。 加工工艺性好。树脂基复合材料可以采用多种成型方法制造，工艺技术相 对简单。