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碳纤维
碳纤维（CarbonFibre,CF或Cf）的开发历史可追溯到19世纪末期，美国科学家爱迪生发明的白炽灯灯丝，而真正作为有使用价值并规模生产的碳纤维，则出现在二十世纪50年代末期。
1959年美国联合碳化公司(UnionCarbideCorporation，UCC)以粘胶纤维(Viscosefirber)为原丝制成商品名为“HyfilThornel”的纤维素基碳纤维(Rayon-basedcarbonfirber)。
1962年日本炭素公司实现低模量聚丙烯脂基碳纤维(Polyacrylontrile--basedcarbonfirber，PANCF)的工业化生产;
1963年英国航空材料研究所(RoyalAircraftEstablishment，RAE)开发出高模量聚丙烯脂基碳纤维；
1965年日本群马大学试制成功以沥青或木质素为原料的通用型碳纤维；
1970年日本昊羽化学公司实现沥青基碳纤维Pitch-basedcarbonfiber的工业规模生产；
1968年美国金刚砂公司研制出商品名为“Kynol”的酚醛纤维Phenolicfibers;
1980年以酚醛纤维为原丝的活性碳纤维(Fibrousactivatedcarbon)投放市场。
1988年，世界碳纤维总生产能力为10054吨/年，其中聚丙烯腈基碳纤维为7840吨，占总量的78％。日本是最大的聚丙烯腈基碳纤维生产国，生产能力约3400吨/年，占总量的43％。
美国的碳纤维主要用于航空航天领域，欧洲在航空航天、体育用品和工业方面的需求比较均衡，而日本则以体育器材为主。
碳纤维是由有机纤维经固相反应转变而成的纤维状聚合物碳，是一种非金属材料。
碳纤维不属于有机纤维范畴，但从制备方法上看，它又不同于普通无机纤维。
碳纤维的分类
当前，国内外巳商品化的碳纤维种类很多，一般可以根据原丝的类型、碳纤维的性能和碳纤维的用途等三种方法进行分类。
按前驱体纤维原料的不同，可分为粘胶基碳纤维、聚丙烯腈碳纤维、沥青基碳纤维和气相生长碳纤维；
按纤维力学性能分类，可分为通用级碳纤维(GP)和高性能碳纤维(HF)，其中高性能碳纤维包括中强型(MT)、高强型(HT)、超高强型(uHT)、中模型(1M)、高模型(HM)、超高模型(UHM)；
按照制造方法分类，可分为碳纤维(800-1600℃)、石墨纤维(2000-3000℃)、氧化纤维(预氧丝200-300℃)、活性碳纤维和气相生长碳纤维；
按照碳纤维应用领域分类，可分为商品级碳纤维和宇航级碳纤维。
碳纤维制法
碳纤维是一种以碳为主要成分的纤维状材料。它不同于有机纤维或无机纤维，不能用熔融法或溶液法直接纺丝，只能以有机物为原料，采用间接方法制造。
碳纤维制造方法可分为两种类型，即气相法和有机纤维碳化法。
气相法是在惰性气氛中，小分子有机物(如烃或芳烃等)在高温下沉积成纤维。
用这种方法只能制造晶须或短纤维，不能制造连续长丝。
有机纤维碳化法可以制造连续长纤维，它通常分为两步进行：
①将有机纤维经过稳定化处理变成耐焰纤维；
②在惰性气氛中，于高温下进行焙烧碳化，使有机纤维失去部分碳和其它非碳原子，形成以碳为主要成分的纤维状物。
天然纤维、再生纤维和合成纤维都可用来制备碳纤维。
制备碳纤维时，选择的条件是加热时不熔融，可牵伸，且碳纤维产率高。
制作碳纤维的主要原材料有三种：
①人造丝(粘胶纤维)；
②聚丙烯腈(PNN)纤维；
③沥青。
用人造丝、聚丙烯腈纤维、沥青为原料生产的碳纤维各有其不同特点。
其中，制造高强度、高模量碳纤维多选聚丙烯腈为原料。
无论用哪一种原丝纤维来制造碳纤维，都要经过五个阶段：
拉丝
牵伸
稳定
碳化
石墨化

拉丝：可用湿法、干法或者熔融状态三种中的任意一种方法进行。
牵伸：在室温以上，通常是100--300℃范围内进行。W.Watt首先发现结晶定向纤维的拉伸效应，而且这种效应控制着最终纤维的模量
稳定：通过400℃加热氧化的方法。400℃的氧化阶段是A.Shindo‘s最近在工艺上做出的贡献。它显著地降低所有的热失重，并因此保证高度石墨化和取得更好的性能
碳化：在1000--2000℃范围内进行。
石墨化：在2000--3000℃范围内进行。
在制备碳纤维的过程中，无论采用什么原材料，都要经过上述五个阶段，即原丝预氧化（拉丝、牵伸、稳定）、碳化以及石墨化等，所产生的最终纤维，其基本成分为碳。
聚丙烯腈基碳纤维的制造
聚丙烯腈(PAN)是由丙烯腈(AN)聚合而成的链状高分子：

由于腈基是强极性基，分子间力大，耐热性好；同时PAN在熔点317℃以前就开始热分解，因此不能采用熔融纺丝而只能通过溶剂进行湿法或干法纺丝；
可引入共聚组分如丙烯酸酯、丙烯衍生物，具有亲核基团，可促进氰基环化反应；共聚物熔点降低，使得纺