汽車碳纖維線通常是指由碳纖維製成的用於汽車領域的線狀材料。碳纖維是一種含碳量在 90% 以上的高強度、高模量纖維,它具有出色的力學性能,如高強度、高模量、低密度等。汽車碳纖維線可以是單絲碳纖維,也可以是由多根碳纖維撚合或編織而成的複合線。

原材料製備:
以 PAN 基碳纖維線為例,首先是聚丙烯腈纖維的製備。將丙烯腈單體通過聚合反應製成聚丙烯腈聚合物,這個過程需要精確控製反應條件,如溫度、壓力、催化劑等。聚合後的聚丙烯腈聚合物呈白色纖維狀,然後經過紡絲工藝,將其製成纖維原絲。紡絲過程中,聚合物溶液或熔體通過噴絲頭擠出,在凝固浴或空氣中凝固成纖維,纖維的直徑、均勻度等參數在這個階段基本確定。
預氧化處理:
紡絲得到的 PAN 纖維原絲需要進行預氧化處理。在預氧化過程中,纖維在空氣中加熱到 200 - 300℃左右,使纖維分子鏈中的氰基發生環化反應,形成梯形結構。這個過程需要嚴格控製溫度、時間和氧氣含量等參數,預氧化後的纖維顏色會逐漸變深,從白色變為淺黃色或褐色,同時纖維的化學穩定性和耐熱性得到提高。
碳化處理:
預氧化後的纖維進入碳化階段。碳化是在惰性氣體保護下進行的,溫度一般在 1000 - 1600℃之間。在高溫下,纖維中的非碳元素(如氫、氧、氮等)逐漸逸出,纖維的碳含量不斷提高,最終形成碳纖維。碳化過程中,纖維的結構發生重組,形成石墨微晶結構,使其具有高模量和高強度的特性。碳化後的碳纖維顏色為黑色。
後處理與加工成線:
碳化後的碳纖維可能還需要進行表麵處理,如通過化學氣相沉積(CVD)或塗覆等方法,在碳纖維表麵形成一層保護膜,以改善碳纖維與基體材料(如樹脂)的界麵結合性能。然後,根據需要將碳纖維加工成線,對於單絲碳纖維線,可能隻需要進行簡單的拉伸和整理;對於複絲碳纖維線,則需要通過撚合或編織等工藝,將多根碳纖維組合在一起,形成具有一定強度和結構的碳纖維線。