一文了解碳纤维常见的分类方式

一文了解碳纤维常见的分类方式

**碳纤维是一种含碳量高于90%的无机高分子纤维，被誉为"21世纪的黑色黄金"。它在国防军工及民用领域均有广泛的应用前景，是不可或缺的国家战略性物资。本文将为您详细介绍碳纤维的常见分类方式，包括原丝类型、丝束规格和力学性能三个方面。

图表1：碳纤维

碳纤维常见的分类方式主要有原丝类型、丝束规格、力学性能分类：

1. 按原丝类型分类

从原丝类型划分，碳纤维主要可以分为聚丙烯腈（PAN）基碳纤维、沥青基碳纤维和粘胶基碳纤维三大类。三者的主要原料分别为丙烯腈、沥青和人造丝。其中，聚丙烯腈（PAN）基碳纤维生产工艺相对简单，而且产品兼有碳材料和纺织纤维的优良特性，自 20 世纪 60 年代问世以来，逐渐成为碳纤维行业发展的主要领域，占碳纤维总量 90%以上。目前碳纤维一般指聚丙烯腈（PAN）基碳纤维。沥青基碳纤维原料调制复杂、产品性能较低，目前规模较小。粘胶基碳纤维碳化收率低、技术难度大、设备复杂、成本高，产量较小，主要用于耐烧蚀材料及隔热材料。PAN 原丝经历预氧化、碳化、石墨化三个过程，最终转变成为具备片状的石墨纤维结构。

图表3.碳纤维原丝类型

图表4.各类型碳纤维原丝占比

2. 按丝束规格分类

碳纤维可以分为小丝束和大丝束，小丝束性能较好、价格较高：按照每束碳纤维中的单丝根数，碳纤维可以分为小丝束和大丝束，丝束大小用 K 表示，12K 指每束碳纤维中含有 12,000 根单丝。小丝束：1K-24K。小丝束：1K、3K、6K、12K、24K 为主，性能与成本较高，多用于航空航天以及体育产品中附加值较高的下游领域，如国防军工以及体育用品。大丝束：40K 以上（48K、50K、60K 为主），性能与成本相对较低，多用于建筑、交通、工业、能源等行业。

3. 按力学性能分类

业内产品分类主要参考东丽牌号：碳纤维因其优异的力学性能作为增强材料而广泛应用，因此业内主要采用力学性能进行分类，主要的力学性能指标是拉伸强度和拉伸模量。拉伸强度材料产生最大均匀塑性变形的应力，其单位为 MPa，国际上以 T（Tense）值表示碳纤维的拉伸强度，常见类型有T300、T700、T800、T1000、T1100。拉伸模量材料在拉伸时的弹性，其单位为 GPa，国际上以 M （Modulus）值表示碳纤维的拉伸强度，常见类型有 M40、M60 等。

图表5.日本东丽主要产品的力学性能指标

国标GB/T26752-2020，PAN 基碳纤维分为高强型、高强中模型、高模型、高强高模型四类：公司为聚丙烯腈基碳纤维国家标准 GB/T26752-2020、GB/T26752-2011 的主要起草单位。按照现行聚丙烯腈基碳纤维国家标准GB/T26752-2020 的力学性能分类，PAN 碳纤维分为高强型、高强中模型、高模型、高强高模型四类。

图表6.国标 PAN 基碳纤维力学性能分类

碳纤维的性能具备多样性，同样的原料，不同的配比，制作出来的产品性能就可能有很大差别。随着碳纤维逐渐被深入的研究认知，它的分类方式也将随之发生科学的变化。

参考文献：

［1］中复神鹰 产能快速扩张，龙头地位稳固.中银证券.2023.

［2］碳纤维行业深度 新能源高景气等推动需求高增，技术突破和产能扩张加速国产替代.中银证券.2023.