碳纤维及其原丝灰分和杂质成分的测定.pdf

国家标准

GB/TXXXXX-20XX

《碳纤维及其原丝灰分和杂质成分的测定》

编制说明

（征求意见稿）

起草单位：南京玻璃纤维研究设计院有限公司

202301

年月

.GB/TXXXXX-20XX《碳纤维及其原丝灰分和杂质成分的测

定》编制说明

一、工作简况

1.概况

碳纤维是一种含碳量在95%以上的高强度和高模量纤维的新型材料，碳纤维

原丝又称碳纤维前驱体，指生产碳纤维用的聚合物原丝，碳纤维按照合成的原料

:PANpitch-based

不同可分为聚丙烯睛基（）碳纤维、沥青基碳纤维（）、粘胶基

rayon-based

碳纤维（）、酚醛树脂基碳纤维、聚酞亚胺基碳纤维、其他有机纤维

基碳纤维等。碳纤维具有优良的导电性、传热性、化学稳定性、耐高温性和耐腐

蚀性等特性，被广泛用于土木建筑、航空航天、汽车、体育休闲用品、能源以及

医疗卫生等领域。随着国内碳纤维需求的增加，国内企业碳纤维生产制造能

力和产品质量也在不断提高，碳纤维市场和应用领域也日渐扩大。

碳纤维及其原丝质量决定了预浸料及其复合材料的性质，优质碳纤维

及其原丝是制造高性能碳纤维预浸料及其复合材料的首要必备条件。碳纤

维灰分是指碳纤维经过800℃~1000℃高温氧化后的残留物，其热分解前以

杂质元素的形式存在于碳纤维中，碳纤维的耐烧蚀性能主要表征方式就是

灰分的含量。研究表明，灰分含量高，碳纤维的高温拉伸性能会迅速降低，

碳纤维在极端高温环境应用的要求是灰分含量在0.07%以下，如果生产过程

1%

控制不好，很容易达到及以上，严重影响碳纤维产品的高温力学性能及

耐烧蚀性能，目前国产碳纤维普遍灰分及杂质含量较高，产品性能差异明

显，达不到航天应用的特殊要求。

灰分是一个直接反映碳纤维中杂质含量的主要指标，灰分越低，纤维

整体结构中杂质越少，品质越高。碳纤维中灰分及杂质主要来自于原丝及

其生产过程，生产过程中使用的上浆剂（油剂）中存在大量的硅及少数其

他碱金属等元素。碳纤维灰分中的硅、钾、钠、钙、镁、铁、铝、钛等杂

质元素含量对抗氧化性能影响较大，碳纤维中碱金属及碱土金属含量越高，

其抗氧化性能越差，氧化失重率就越高，从而影响碳纤维的品质。因此，

1

灰分及杂质元素问题是制约碳纤维向高端材料技术领域发展的重要瓶颈，

对碳纤维灰分及杂质元素含量应有所限制。

碳纤维是“中国制造2025”关键战略材料中高性能纤维及复合材料的

重要产品，是实现战略新兴产业创新驱动发展战略的重要物质基础。现行

的标准QJ2509-93《碳/碳复合材料灰分含量测试方法》、FZ/T50044-2018

《碳纤维灰分含量试验方法》和JC/T2336-2015《碳纤维中硅、钾、钠、钙、

镁、和铁含量的测定》对碳纤维和原丝的灰分及杂质含量测试不完全适用，

且行业标准影响力较为局限，目前尚无测试碳纤维和原丝杂质成分的国家

标准。因此，为规范和健全碳纤维产品的行业发展，提供一种控制碳纤维

产品及其原丝中杂质测试的检测手段，依据灰分和杂质含量的角度对碳纤

维进行评价并寻求改进产品质量的方法，从而促进碳纤维产业的发展，故

制定《碳纤维及其原丝灰分和杂质含量的测定》的检测标准具有重要意义。

2022年1月，工作组依据QJ2509-93《碳/碳复合材料灰分含量测试方法》、

FZ/T50044-2018《碳纤维灰分含量试验方法》和JC/T2336-2015《碳纤维中硅、

钾、钠、钙、镁、和铁含量的测定》、GB/T26752《聚丙烯腈基碳纤维》等标准，

比较了样品处理方式、燃烧温度以及仪器分析等内容，并结合碳纤维行业实际情

况完成标准草案