国家标准计划《碳纤维微观形貌、尺寸及缺陷的测试方法》由 TC572（全国碳纤维标准化技术委员会）归口 ，主管部门为国家标准委。

主要起草单位 中航复合材料有限责任公司 。

40多年来，碳纤维经历的重大技术进展，在60年代日本发明了以聚丙烯腈(PAN)纤维为原料制取碳纤维的方法之后，高性能聚丙烯腈基碳纤维投放市场。

由于碳纤维主要由碳元素组成，具有耐高温、抗摩擦、导热及耐腐蚀等特性，外形呈纤维状、柔软、可加工成各种织物，虽然直径只有（5～7）微米，强度却在铝合金4倍以上。

但是由于碳纤维生产工艺流程长，技术关键点多，生产壁垒高，是多学科、多技术的集成。

碳纤维生产制造工艺包含：退丝→集线→卧式干燥炉→预氧化炉1→预氧化炉2→预氧化炉3→低温炭化炉→高温炭化炉→表面处理1→表面处理2→水洗一>卧式干燥炉→上浆→立式干燥炉→收丝等过程。

预氧化工艺是碳纤维生产中的关键步骤，通过集线板进入干燥炉。

从退丝区过来的原丝含有大量的水分，经过卧式干燥炉能充分的干燥原丝，使其能够进入预氧化炉更好的进行一系列的反应。

预氧化过程由线型分子链转化为耐热的梯型结构，为以后的碳化过程起固氧固碳的作用。

此过程中PAN发生化学反应脱去大量小分子，发生结构变化。

预氧化过程中温度在200℃≈300℃之间，在240℃左右时，氧含量迅速上升，发生化学反应。

此过程中炉膛内温度保持均匀，并有循环气带走反应中产生的小分子等杂质及反应热，保证预氧化能连续进行。

PAN 原丝经预氧化转化为含氧8%~10%的预氧丝，然后进入碳化炉进行碳化。

低温炭化炉温度在300℃~800℃之间，分为几个温度区间，逐步对预氧丝在隔绝空气的条件下进行碳化反应，形成初级的乱层石墨结构。

在预氧化中，预氧丝发生热解和缩聚反应，会产生大量的废气和焦油，应通过排气口及时排出保证生产稳定。

高温碳化温度在1000℃~1600℃，一般可能在1400℃左右，此过程中预氧丝发生进一步的反应，形成乱层石墨结构，并脱出一些小分子。

在碳化过程中发生分子结构的转变，应给予一定的牵伸力，保证结构的取向度。

为碳纤维能更好的用于复合材料生产，需对碳纤维的表面进行处理，使其能形成更好的接触表面。

采用碳酸氢铵中性电解质进行表面处理。

用浸渍法对碳丝进行水洗清洗，将碳丝表面的电解液等杂质清洗掉，为以后的上浆过程做准备。

在水洗中水温设定在50℃左右，之后在加以100℃左右的干燥过程。

碳纤维是脆性材料，在后续的深加工过程中容易出现起毛丝等不良的现象，经过上浆过程能很好的改良碳纤维的表面性质。

上浆后，碳丝的表面形成一层皮膜，使得碳丝的集束性好，耐磨性提高，深加工中的起毛现象减少，并且碳纤维的吸水性会变小，开纤扩幅容易。

稳定性更好，并能改善复合材料中的接触面性质，提高材料的强度。

上浆过程应使得碳纤维表面附着的上浆剂均匀，没有死区和富集区。

上浆后，经过干燥(180℃ing左右)，收丝即可得到成品的碳纤维。

所以生产过程复杂，链条长，使得每一个环节都可能对碳纤维本身质量造成影响。

目前，国内外对纤维的宏观力学方法的标准较完善，但针对碳纤维长丝自身生产过程中的微观缺陷、尺寸对纤维质量影响的表征方法几乎没有。

国内外在碳纤维工艺应用方面如火如荼，经过数十年的发展和应用，在理论研究和工程化应用方面都取得了巨大进步，积累了丰富的工程应用经验，形成了一批企业标准标准，尤其是在航空复合材料领域，已经形成了成熟的上下游产业。

同时，正在向航天、兵器、高铁、新能源汽车等交通领域，船舶领域快速拓展。

然而目前对于碳纤维微观形貌方法无统一要求，导致各单位之间验收要求不明确、沟通成本高，严重影响技术推广和产业化。

因此，亟需在国家标准层面制定相关标准，综合考虑各行业的技术条件和应用需求，规范碳纤维微观形貌的技术要求，为国内相关研制和生产和设计单位提供技术和标准应用支撑。

通过本标准项目的编制实施，可以明确产品关键技术要求，填补国内外该领域空白，统一碳纤维微观形貌和尺寸的标准方法和判定规则，为不同行业间制定相关质量管理内容，提供了统一依据。

有利于保证产品质量和交付验收，为不同行业的技术提供方和需求方提供了统一的接口，促进行业健康发展。

推动军用领域的先进成果向民用领域转化，促进民用领域技术发展，通过军民融合加速制造业质量提升。

扩展该技术的适用性和通用性，提高规范性，有助于该技术在民用航空、航天、汽车、高铁等领域继续推广，提高生产效率，降低生产成本，取得显著的经济效益。

本标准规定了碳纤维微观形貌、尺寸及缺陷测试方法的测量原理、测量条件、测量试样、测量步骤、测量结果处理和测定报告等。 本标准适用于碳纤维微观形貌、尺寸及缺陷的测试，其它纤维参照使用。