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短切碳纖維：特性、制備、應(yīng)用與行業(yè)要點(diǎn)！
短切碳纖維（Chopped Carbon Fiber，簡稱 CCF）是將連續(xù)碳纖維原絲通過特定工藝切割成固定長度（通常幾毫米至幾十毫米）的纖維形態(tài)，既保留了碳纖維 “輕質(zhì)高強(qiáng)” 的核心優(yōu)勢，又具備易分散、易與基體材料復(fù)合的加工靈活性，是復(fù)合材料領(lǐng)域重要的增強(qiáng)基材之一。
一、核心特性：繼承碳纖維優(yōu)勢，適配多場景加工
短切碳纖維的性能源于其原材料 —— 碳纖維，同時因 “短切” 形態(tài)衍生出獨(dú)特加工適應(yīng)性，核心特性可概括為以下 5 點(diǎn)：
極致的 “輕質(zhì)高強(qiáng)” 比
密度僅為 1.7~1.8g/cm³（約為鋼的 1/4、鋁的 2/3），但抗拉強(qiáng)度可達(dá) 3000~7000MPa（是鋼的 5~10 倍），彈性模量為 200~400GPa，能在大幅減重的同時，為復(fù)合材料提供優(yōu)異的力學(xué)增強(qiáng)效果（如抗拉伸、抗沖擊、抗彎曲）。
優(yōu)異的耐環(huán)境穩(wěn)定性
化學(xué)惰性強(qiáng)，耐酸堿腐蝕（除強(qiáng)氧化劑外）、耐高低溫（長期使用溫度 - 180℃~250℃，瞬時可耐更高溫），且不吸濕、不老化，在潮濕、惡劣工況下仍能保持性能穩(wěn)定，遠(yuǎn)超傳統(tǒng)增強(qiáng)材料（如玻璃纖維）。
良好的導(dǎo)電與導(dǎo)熱性
碳纖維本身具有導(dǎo)電（體積電阻率約 10⁻³~10⁰Ω・cm）、導(dǎo)熱（熱導(dǎo)率約 100~180W/(m・K)）特性，短切后仍能形成 “纖維網(wǎng)絡(luò)”，可賦予復(fù)合材料導(dǎo)電（防靜電、電磁屏蔽）、導(dǎo)熱（散熱部件）功能，這是玻璃纖維等絕緣材料無法實(shí)現(xiàn)的。
易分散與復(fù)合兼容性
短切形態(tài)使其能均勻分散在塑料（如 PP、PA、PPS）、樹脂（環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂）、橡膠、水泥等多種基體中，且可通過注塑、擠出、模壓、噴射等常規(guī)工藝成型，無需復(fù)雜的連續(xù)纖維鋪層設(shè)備，降低了復(fù)合材料的生產(chǎn)門檻。
可控的長度與表面改性
短切長度可根據(jù)需求定制（常見 3mm、6mm、12mm、25mm）：短長度（3~6mm）適合薄壁注塑件，長長度（12~25mm）適合要求高力學(xué)性能的結(jié)構(gòu)件；同時可通過 “表面涂覆偶聯(lián)劑”（如硅烷偶聯(lián)劑、環(huán)氧基偶聯(lián)劑）提升與基體的結(jié)合力，避免纖維 “脫粘” 導(dǎo)致性能下降。
二、制備工藝：從連續(xù)原絲到短切成品的關(guān)鍵步驟
短切碳纖維的制備需嚴(yán)格控制 “切割精度” 和 “纖維完整性”（避免切割時產(chǎn)生毛絲、斷絲），核心工藝分為 3 大環(huán)節(jié)：
1. 原材料預(yù)處理：選擇適配的碳纖維原絲
首先需根據(jù)應(yīng)用場景選擇碳纖維原絲類型，核心區(qū)分在于 “原絲材質(zhì)” 和 “性能等級”：
原絲材質(zhì)：主流為 PAN 基（聚丙烯腈基）碳纖維（占全球產(chǎn)量 90% 以上，成本適中、性能均衡），少量為瀝青基（高模量、高導(dǎo)熱，用于特殊領(lǐng)域如航空航天散熱件）；
性能等級：按抗拉強(qiáng)度分為 “標(biāo)準(zhǔn)型”（T300、T700，用于工業(yè)領(lǐng)域）、“高強(qiáng)度型”（T800、T1100，用于航空航天、高端裝備），按彈性模量分為 “標(biāo)準(zhǔn)模量”（SM）、“中模量”（IM）、“高模量”（HM）。
預(yù)處理步驟：對連續(xù)碳纖維原絲進(jìn)行 “退繞”，去除表面殘留的上漿劑（若原絲上漿劑與后續(xù)基體不兼容），或保留適配的上漿劑（如環(huán)氧類上漿劑適配樹脂基體）。
2. 精準(zhǔn)切割：核心設(shè)備決定產(chǎn)品質(zhì)量
切割是關(guān)鍵環(huán)節(jié)，需保證 “長度均勻性”（偏差≤±0.5mm）和 “纖維端部平整”（無劈裂、毛絲），主流設(shè)備有 2 類：
旋轉(zhuǎn)刀片式切割機(jī)：適用于中短長度（3~12mm），連續(xù)原絲通過 “羅拉” 勻速輸送至高速旋轉(zhuǎn)的刀片（刀片間距可調(diào)節(jié)），切割效率高（可達(dá) 1000kg / 小時以上），適合工業(yè)化量產(chǎn)；
超聲波切割機(jī)：適用于長長度（12~50mm）或易劈裂的高模量碳纖維，通過超聲波振動使刀片 “微震切割”，減少纖維損傷，但效率較低，多用于高端定制產(chǎn)品。
3. 后處理：確保分散性與穩(wěn)定性
切割后的短切碳纖維需經(jīng)過 2 步后處理：
篩分與除雜：通過振動篩去除 “超長絲”“短碎絲” 及雜質(zhì)，保證長度一致性；
表面改性（可選）：若需提升與基體的結(jié)合力，會進(jìn)行 “偶聯(lián)劑涂覆”（如將硅烷偶聯(lián)劑稀釋后噴霧涂覆）或 “等離子體處理”（活化纖維表面，增加活性基團(tuán)），最終打包為 “袋裝” 或 “罐裝” 成品（防止團(tuán)聚）。
鹽城市翔盛碳纖維科技有限公司是一家經(jīng)發(fā)改委、工商局核準(zhǔn)成立的國家級高新技術(shù)企業(yè)（證書編號GR202232016363），注冊商標(biāo)為“翔力”。翔盛作為一家集科研、開發(fā)、生產(chǎn)、銷售于一體的公司，致力于研究碳纖維、芳綸纖維等特種纖維復(fù)合材料的功能性與設(shè)計多樣性，目前鹽城市翔盛碳纖維科技有限公司專業(yè)生產(chǎn)：碳纖維長絲、短切碳纖維、碳纖維粉、高強(qiáng)高模聚乙烯短纖維、芳綸短纖、工程纖維系列及纖維切斷機(jī)等產(chǎn)品。