引言：从石油副产物到高性能材料的蜕变
短切碳纤维的生产是精密化工与材料科学的结合，其工艺直接决定纤维的力学性能和商业化应用价值。本文将拆解从原丝到成品的五大核心工序，揭示技术壁垒与质量控制要点。
一、原丝筛选与预处理
· 原料选择：采用聚丙烯腈（PAN）或沥青基原丝，PAN基占比超90%，因其碳化后纤维强度更优；
· 清洁度控制：原丝需经超声波清洗去除表面杂质，确保后续氧化均匀性。
· 温度梯度控制：在200-300℃空气环境中缓慢升温，使线型分子链转化为耐高温梯形结构；
· 张力管理：通过多辊牵伸系统保持纤维张力恒定，避免扭曲断裂。
· 高温处理：在惰性气体保护下，以1000-1500℃高温驱除非碳元素，碳含量提升至92%以上；
微观调控：通过石墨化炉（2000-3000℃）可定向优化石墨微晶排列，拉伸模量达230GPa以上。
· 电化学氧化：在硝酸电解液中刻蚀纤维表面，增加活性官能团数量；
上浆剂涂覆：添加环氧树脂兼容性涂层，确保纤维与基体材料有效粘结。
· 长度控制：采用激光切割技术，误差控制在±0.3mm内，3mm/6mm/12mm为常用规格；
· 除尘分选：通过振动筛与气流分选机剔除过短纤维及粉尘，保证批次一致性。
结语：工艺创新推动成本下降
当前短切碳纤维生产成本已从2010年的25/��降至25/kg降至12/kg，预计2025年将突破$8/kg临界点。随着等离子体辅助碳化等新技术应用，未来工艺效率有望再提升30%。
