碳纖維從1960年代發(fā)明以來，最初在軍用飛機(jī)和航天結(jié)構(gòu)中得到應(yīng)用，主要著眼于小絲束高性能碳纖維的開發(fā)，最有代表性的是Toray的T300和后來Hexcel的AS4，其用途也集中在航空航天結(jié)構(gòu)，特別是航空結(jié)構(gòu)的應(yīng)用。隨著碳纖維在民機(jī)結(jié)構(gòu)應(yīng)用的擴(kuò)大，特別是在機(jī)翼機(jī)身結(jié)構(gòu)應(yīng)用的需求，發(fā)現(xiàn)T300級(jí)碳纖維的彈性模量（230GPa）無法實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步減重的需求，在1980年代以波音公司為代表提出了中模高強(qiáng)碳纖維，即T800級(jí)碳纖維的研制要求，為此Toray率先研發(fā)出彈性模量為296GPa的T800，同時(shí)Hexcel為美國軍機(jī)結(jié)構(gòu)研發(fā)出具有類似模量的IM系列碳纖維。當(dāng)前軍用飛機(jī)和民用飛機(jī)結(jié)構(gòu)（特別是主承載結(jié)構(gòu)）模式主要在軍用飛機(jī)和大型飛機(jī)結(jié)構(gòu)的高強(qiáng)度碳纖維 - 碳纖維T300應(yīng)用比已顯著減少。與此可以同時(shí)為滿足我國航空發(fā)展航天的特殊教育需求，它們又開發(fā)研究出了以M40J為代表的高模碳纖維品種。

隨著碳纖維在飛機(jī)結(jié)構(gòu)中應(yīng)用的成熟，將碳纖維推廣應(yīng)用至工業(yè)經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域知識(shí)結(jié)構(gòu)可以成為碳纖維企業(yè)通過自身社會(huì)發(fā)展的目標(biāo)。鑒于原材料成本的業(yè)界最苛刻的要求，我們必須建立一個(gè)低成本，同時(shí)保持碳纖維的原有性能優(yōu)勢(shì)，東麗T700S的12K為此目的而進(jìn)行的碳纖維品種的民用產(chǎn)品開發(fā)。 與此同時(shí)，其他碳纖維生產(chǎn)商開發(fā)出了基于T300和T700S的低成本碳纖維，代表了相當(dāng)便宜的臺(tái)塑。需要注意的是T700S的性能指標(biāo)（即拉伸模量230MPa和拉伸強(qiáng)度4900MPa）并非根據(jù)用戶的要求研制的，而是采用T300的生產(chǎn)工藝，但將濕噴濕紡改為高效的干噴濕紡工藝后自然形成的。而T700G則是在T700S的基礎(chǔ)上，通過改善其界面性能，并將拉伸模量略有提高（即由230MPa提高到240GPa）后才用于飛機(jī)結(jié)構(gòu)，但用量并不大，也可以說是T300與T800之間的過渡產(chǎn)品。隨著低成本消費(fèi)產(chǎn)品，低成本碳纖維的研究和開發(fā)逐步擴(kuò)大到大拖產(chǎn)品的迫切需求。

實(shí)驗(yàn)中碳纖維材料的影響

研究了濃硝酸表面處理時(shí)間對(duì)復(fù)合材料單向斷裂模數(shù)的影響。 碳纖維處理60分鐘后，復(fù)合材料的強(qiáng)度提高最大。液相氧化的作用研究主要原因在于除去纖維細(xì)胞表面的漿層，對(duì)纖維的強(qiáng)度沒有一個(gè)明顯的影響。 復(fù)合材料的強(qiáng)度增加是因?yàn)楸砻鏉{料層去除后纖維表面粗糙度增加，從而增加了快速加熱過程中熱解碳對(duì)纖維的親和力和粘結(jié)強(qiáng)度。

碳纖維電化學(xué)處理過程易操作,（表2）為纖維表面電化學(xué)處理不同條件下單向復(fù)合材料的強(qiáng)度值,從處理結(jié)果可見,處理電壓和時(shí)間變化對(duì)制備的復(fù)合材料的抗彎性能影響較大。在電壓4.8V、10min處理技術(shù)條件時(shí)，由處理以及纖維可以制備的復(fù)合結(jié)構(gòu)材料的抗彎強(qiáng)度比未處理的低3.6MPa，且電壓水平升高至10V時(shí)，復(fù)合建筑材料抗彎性能進(jìn)行進(jìn)一步發(fā)展惡化。

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