粘胶纤维

粘胶纤维是一种再生纤维素纤维，又称人造丝，它是利用天然纤维，如木材、麻和棉花等，经制浆粕、磺化、熟化和纺丝等处理而成。

粘胶纤维，图片来源：搜狗百科

粘胶基碳纤维

粘胶基碳纤维是以粘胶纤维为原料，在低温热处理后再在非氧化性气氛中经800℃以上的高温热处理而制得的以碳为主要成份的纤维材料。

粘胶基碳纤维，图片来源：青岛远辉

粘胶基碳纤维的性能

粘胶基炭纤维除了有比强度高，比模量高，耐化学腐蚀性、润滑性好等优点外，还具有比重小、纯度高、断裂伸长大、柔软、可编织性好、热传导系数小，比表面积大，易活化等特性，在航天工业及尖端军工技术领域中具有不可替代的作用。

高性能粘胶基碳纤维国产化突破

上世纪80年代，我国头号战略武器洲际导弹面临最后两项久攻不克的技术难题。其中一个“拦路虎”就是航天级高纯粘胶基碳纤维。作为洲际导弹弹头防热层关键材料，航天级高纯粘胶基碳纤维好比导弹的“防护服”，它可保护导弹免受高温“伤害”，是火箭、导弹等战略武器的“新衣”，原料要求极高、制备技术极难，当时只有美、俄两个超级大国拥有，且对我国实行严密禁运、技术封锁。

“国家兴亡匹夫有责，做研究就应解决关键技术，服务国计民生。”这是潘鼎教授经常挂在嘴边的话，师从我国著名化学纤维学科奠基人钱宝钧教授，潘鼎从恩师手中接过科研报国的接力棒后用毕生的精力专注碳纤维一件事。

潘鼎教授

经过多年苦战，潘鼎教授领衔的科研团队采用被国外否定的棉浆基纤维为原料，通过独创的制备技术，解决了原丝质量指标确定、稀纬带碳化、有机无机混合型催化、连续纯化工艺、空气介质低温热处理和两段排焦6大难题，成功研制了集美、俄两国同类产品性能所长的航天级高纯粘胶基碳纤维，为战略武器飞天提供了关键性的技术支持。潘教授此举不仅填补了国内空白，让我国由此成为世界上第三个掌握航天级高纯粘胶基碳纤维研制技术的国家，也为我国国防现代化的升级换代及捍卫国民经济现代化成果作出了贡献。为此，这项科研成果获得了2001年中国高校十大科技进展殊荣、2003年国家科技进步二等奖。该项目还得到了国务院、中央军委颁发的表彰嘉奖，及国防科工委、国家航天局主要领导的多次鼓励和表扬。

粘胶基碳纤维的应用

（1）战略武器方面的应用（最主要的应用方向之一）

东风-31洲际弹道导弹，图片来源网络

航天级高纯粘胶基碳纤维是导弹大面积防热层的主要骨架材料，其性能关系到导弹的命中精度。导弹在高空的高速飞行以及重返大气层坠落下来的重力加速度，导致导弹外壳表面与空气的摩擦使温度可能达到上万度，任何耐高温的金属在如此高温的温度下都将气化，从而造成导弹失去平衡或者是导航系统的失误。在这种情况下，航天级高纯粘胶基碳纤维就成了导弹的“防护服”。

美国和俄罗斯把粘胶基碳纤维增强酚醛树脂复合材料用于战略武器的隔（防）热材料，就是利用了粘胶基碳纤维耐烧蚀的特性和酚醛树脂残碳量高、焦化强度高和发烟量少的性能。这两种材料的性能叠加，使其复合材料的综合性能优异无比，当今仍是不可取代防热材料。美国和俄罗斯仍保留有年产百吨级粘胶基碳纤维的生产能力，原因就在于此。

（2）隔热保温材料

粘胶基碳纤维毡，图片来源：森友

材料的导热率与其密度成正比，低密度的粘胶基碳纤维赋予其优异的隔热保温性能。此外，碳材料靠晶格波传热，它的La较小，也使其具有隔热保温性能。软式和硬式碳毡作为隔热保温材料已得到广泛应用。

（3）各类加热器

利用粘胶基碳纤维的导热性和柔软可加工性来制造各类加热器材。碳纤维、碳带、碳布和碳纸都可以作为发热原件，可与橡胶、塑料、无机绝缘材料复合制造各种形状、不同功率、不同用途的加热器材。俄罗斯在这方面的应用开发相当成功。

（4）医用生物材料

利用粘胶基碳纤维与生物的相容性制造医用生物材料，如医用电极和探头、韧带、骨夹板和假骨。外伤包扎带已在俄罗斯等国得到了实际应用。

（5）防护材料

粘胶基碳纤维具有良好的导电性能，可以用于制作防静电和防电磁波服装。

（6）活性碳纤维

粘胶基碳纤维经活化处理后可制得活性碳纤维，柔韧性和可深加工都很好，其吸附性能也在研究之中。

粘胶基碳纤维目前存在问题

美国、俄罗斯、白俄罗斯等都有百吨级的生产规模。但由于粘胶基碳纤维具有原丝生产过程污染大、生产工艺复杂、强度低、性价比低等缺点，使其应用范围受到限制。

粘胶基碳纤维发展前景

近年来粘胶新溶剂，新工艺及新品种的开发，使生产成本下降，同时由于航天材料所必需具备的质轻、质纯、高断裂伸长、低热导率等指标，粘胶基碳纤维比聚丙烯腈基碳纤维及沥青基碳纤维更好 ,所以粘胶基碳纤维仍然具有不可替代的应用前景。

参考资料：

• [1]顾伟，潘鼎.粘胶基碳纤维[J].新型碳材料，1996(03):10-13.

• [2]郑伟.粘胶基碳纤维的制造及其应用[J].人造纤维，2006，36(04):23-27.

  
  

  为了更好的了解高性能碳纤维原材料行业发展，11月18-20日在上海跨国采购会展中心举行的第六届碳材料大会---碳纤维论坛特设高性能碳纤维原材料主题，此主题将重点邀请东华大学/中科院宁波材料所/中简科技/恒神股份等高校/企业专家交流交流探讨国产高性能碳纤维原材料行业发展。