碳纤维T300与T700的区别

说到碳纤维T300，业内人士首先会想到日本东丽，没错，碳纤维T300是日本东丽公司在20世纪70年代发明的，之后三大系列碳纤维逐渐被人所知，分别是高强T系列、高模M系列、兼备高强高模的MJ系列的碳纤维，近年来T700取代了T300成为新一代通用级碳纤维，实际上T800和T1000在日本及欧美某些国家已得到量产。

由于日本东丽公司在碳纤维行业的垄断地位，该公司高强系列碳纤维已经成为行业标杆，说到技术参数必称T300水平、T700水平、T1000水平等等。说到各型号碳纤维的差别，很多人也能脱口而出它们的强度、模量、密度等，但是从工艺角度看，它们之间又有什么差别呢。本文将会拿T300和T700碳纤维来进行阐述。为什么会是这两个系列纤维进行对比，这是因为这两个系列碳纤维的原丝技术有着根本性的变革，这就是湿法纺丝和干喷湿纺的转变。

我们都知道聚丙烯腈可以溶解于二甲基亚砜但不溶于水，而二甲基亚砜可以和水无限互溶。利用这个原理，我们将二甲基亚砜的水溶液当做凝固液。当聚丙烯腈溶液被喷丝头喷到凝固液里的时候，由于两种物质接触产生溶剂浓度差，有浓度差就会扩散。这个扩散是水向聚丙烯腈溶液内部扩散和二甲基亚砜向凝固液中扩散的双向变化。聚丙烯腈遇水会凝固，喷出来的丝束表面就会产生有一定硬度的表层，这个表层会阻碍水向纤维内部扩散，同时也会阻碍二甲基亚砜溶液向外部扩散。

据挪恩复材研发人员描述，首先从性能方面来说：T300和T700都具有相同的拉伸模量230Gpa和萍聚直径7μm，但是在拉伸强度上，两者差别很大，T300为3.53Gpa,而T700则达到了4.90Gpa,比前者足足高出了38.8%，而且T700的断裂伸长提高了40%，体密度提高了2.27%。其次从元素组成上看：经过科学的试验证实，T300和T700的化学组成主要为碳，前者质量分数为92.5%，后者为95.58%；其次是氮，前者为6.96%，后者为4.24%，相比之下T700碳含量明显高于T300，碳化温度比T300高，使得其含碳亮高和含氮量低。然后从外表形貌来看：由于纺丝工艺的不同，T300和T700的表面呈现出明显不同的特征，其中T300的表面呈树皮状，并有明显深浅不一的沟槽，是湿法纺丝工艺的特征。而T700则呈现出光滑的表面，是干喷湿纺丝工艺的特征。最后从断面的形貌看：T300和T700碳纤维内部均呈现出颗粒状的特征，原纤束结构清晰可见，彼此之间有轴向微孔，纤维的致密性比较均匀。而且通过SEM图像表面形貌也可以判断出T300使用的工艺是湿纺原丝，而T700的工艺是用干喷湿纺原丝。湿法纺丝和干喷湿纺虽然只是短短的一段空气层，但是对碳纤维性能的影响确实很大的。所以在整个生产工艺中，有很多细小的差别都会影响碳纤维最终性能。

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