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碳纤维的产业链包含从一次能源到终端应用的完整制造过程，一般分为原丝制备和碳丝制备两个阶段，一般公司也会按照生产环节将生产车间分为原丝车间、碳丝车间。其中原丝制备主要包括聚合、纺丝工段，碳丝制备主要包括预氧化、碳化工段。制成碳纤维后，为进一步提升弹性模量，还可石墨化为石墨纤维。

1、上游原料

以聚丙烯腈基碳纤维为例。丙烯腈原材料丰富易得，可从石油、煤炭、天然气等化石燃料中制备得到。

2、中游制造

（1）原丝制备的生产工艺

原丝质量是生产高品质碳纤维的关键。碳纤维的强度显著依赖于原丝的微观形态结构及其致密性，原丝品质缺陷（表面孔洞、沉积、刮伤以及单丝间黏结等），在后续加工中很难消除。

1）聚合：由丙烯腈经化学反应制成聚丙烯腈原液

聚合工艺主要包括一步法和两步法。一般来说，一步法加工质量较高，两步法生产效率较高、成本较低。一步法指丙烯腈直接在DMSO（二甲基亚砜）等溶剂中聚合并制成纺丝溶液；两步法指丙烯腈先在水相聚合（聚丙烯腈不溶于水），得到聚丙烯腈粉体，再溶解于DMSO等溶剂制成纺丝溶液。一步法的优势是工序较少，可控性好，纺丝溶液质量较高，一般用于高性能碳纤维制备。两步法的优势是水相聚合更有利于控制聚合温度，减少聚合过程放热产生的影响，因而反应耗时短、生产效率高，且溶剂易于回收利用，成本低。全球以一步法生产的厂家居多，但如吉林碳谷、陶氏阿克萨等以低成本为特色的厂家选择两步法。

2）纺丝：由聚丙烯腈溶液经过凝固成型、水洗、烘干等工序制成原丝

纺丝工艺主要包括湿法和干喷湿法。一般来说，干喷湿法更具优势，生产效率更高、加工质量更优。

（2）碳丝制备的生产工艺

预氧化、碳化：成品原丝经多段氧化炉在空气气氛下反应得到预氧丝；预氧丝在氮气保护下，分别经过低温碳化、高温碳化得到碳丝；随后经表面处理后进行上浆，最后经烘干得到高强型碳纤维产品。

（3）碳纤维织物制备

碳纤维织物是通过连续碳纤维的相互交叉、绕结等构成的片状材料，按生产工艺的不同又分为机织物和经编织物，按照花纹可以分为平纹、缎纹、斜纹等多种类型。

（4）碳纤维预浸料

预浸料是原材料到最终复合材料制品的一种重要中间产品，它的制造方法主要是将连续整齐平行的增强纤维牵引，通过与树脂基体充分浸润收卷成卷材。预浸料是最基础的一款复合材料，过去几乎所有复合材料都是由预浸料经设计、铺层、热压罐等工艺制成的，后来拉挤、缠绕等新工艺的出现使得复合材料的生产可以绕开预浸料这一步骤。

（5）碳纤维复合材料

碳纤维复合材料主要以碳纤维为增强材料，以树脂等作为基体，经复合制成的结构或功能材料。复合材料成型工艺种类繁多，囊括了手糊成型、喷射成型、缠绕成型、拉挤成型、模压成型、树脂传递模塑成型（RTM）、HP-RTM、热压罐成型、液体模压成型（LCM)等多种工艺技术。

3、下游需求

碳纤维应用于高端领域，发展前景广阔。碳纤维具有目前其他材料难以比拟的高比强度（强度比密度）及高比刚度（模量比密度）性能，还具有耐腐蚀、耐疲劳等特性，广泛应用于国防工业以及高性能民用领域，涉及航空航天、海洋工程、新能源装备、工程机械、交通设施等，是一种国家亟需、应用前景广阔的战略性新材料