短切碳纤维：特性、制备、应用与行业要点！

短切碳纤维（Chopped Carbon Fiber，简称 CCF）是将连续碳纤维原丝通过特定工艺切割成固定长度（通常几毫米至几十毫米）的纤维形态，既保留了碳纤维 “轻质高强” 的核心优势，又具备易分散、易与基体材料复合的加工灵活性，是复合材料领域重要的增强基材之一。

一、核心特性：继承碳纤维优势，适配多场景加工

短切碳纤维的性能源于其原材料 —— 碳纤维，同时因 “短切” 形态衍生出独特加工适应性，核心特性可概括为以下 5 点：

极致的 “轻质高强” 比

密度仅为 1.7~1.8g/cm³（约为钢的 1/4、铝的 2/3），但抗拉强度可达 3000~7000MPa（是钢的 5~10 倍），弹性模量为 200~400GPa，能在大幅减重的同时，为复合材料提供优异的力学增强效果（如抗拉伸、抗冲击、抗弯曲）。

优异的耐环境稳定性

化学惰性强，耐酸碱腐蚀（除强氧化剂外）、耐高低温（长期使用温度 - 180℃~250℃，瞬时可耐更高温），且不吸湿、不老化，在潮湿、恶劣工况下仍能保持性能稳定，远超传统增强材料（如玻璃纤维）。

良好的导电与导热性

碳纤维本身具有导电（体积电阻率约 10⁻³~10⁰Ω・cm）、导热（热导率约 100~180W/(m・K)）特性，短切后仍能形成 “纤维网络”，可赋予复合材料导电（防静电、电磁屏蔽）、导热（散热部件）功能，这是玻璃纤维等绝缘材料无法实现的。

易分散与复合兼容性

短切形态使其能均匀分散在塑料（如 PP、PA、PPS）、树脂（环氧树脂、酚醛树脂）、橡胶、水泥等多种基体中，且可通过注塑、挤出、模压、喷射等常规工艺成型，无需复杂的连续纤维铺层设备，降低了复合材料的生产门槛。

可控的长度与表面改性

短切长度可根据需求定制（常见 3mm、6mm、12mm、25mm）：短长度（3~6mm）适合薄壁注塑件，长长度（12~25mm）适合要求高力学性能的结构件；同时可通过 “表面涂覆偶联剂”（如硅烷偶联剂、环氧基偶联剂）提升与基体的结合力，避免纤维 “脱粘” 导致性能下降。

二、制备工艺：从连续原丝到短切成品的关键步骤

短切碳纤维的制备需严格控制 “切割精度” 和 “纤维完整性”（避免切割时产生毛丝、断丝），核心工艺分为 3 大环节：

1. 原材料预处理：选择适配的碳纤维原丝

首先需根据应用场景选择碳纤维原丝类型，核心区分在于 “原丝材质” 和 “性能等级”：

原丝材质：主流为 PAN 基（聚丙烯腈基）碳纤维（占全球产量 90% 以上，成本适中、性能均衡），少量为沥青基（高模量、高导热，用于特殊领域如航空航天散热件）；

性能等级：按抗拉强度分为 “标准型”（T300、T700，用于工业领域）、“高强度型”（T800、T1100，用于航空航天、高端装备），按弹性模量分为 “标准模量”（SM）、“中模量”（IM）、“高模量”（HM）。

预处理步骤：对连续碳纤维原丝进行 “退绕”，去除表面残留的上浆剂（若原丝上浆剂与后续基体不兼容），或保留适配的上浆剂（如环氧类上浆剂适配树脂基体）。

2. 精准切割：核心设备决定产品质量

切割是关键环节，需保证 “长度均匀性”（偏差≤±0.5mm）和 “纤维端部平整”（无劈裂、毛丝），主流设备有 2 类：

旋转刀片式切割机：适用于中短长度（3~12mm），连续原丝通过 “罗拉” 匀速输送至高速旋转的刀片（刀片间距可调节），切割效率高（可达 1000kg / 小时以上），适合工业化量产；

超声波切割机：适用于长长度（12~50mm）或易劈裂的高模量碳纤维，通过超声波振动使刀片 “微震切割”，减少纤维损伤，但效率较低，多用于高端定制产品。

3. 后处理：确保分散性与稳定性

切割后的短切碳纤维需经过 2 步后处理：

筛分与除杂：通过振动筛去除 “超长丝”“短碎丝” 及杂质，保证长度一致性；

表面改性（可选）：若需提升与基体的结合力，会进行 “偶联剂涂覆”（如将硅烷偶联剂稀释后喷雾涂覆）或 “等离子体处理”（活化纤维表面，增加活性基团），最终打包为 “袋装” 或 “罐装” 成品（防止团聚）。

盐城市翔盛碳纤维科技有限公司是一家经发改委、工商局核准成立的国家级高新技术企业（证书编号GR202232016363），注册商标为“翔力”。翔盛作为一家集科研、开发、生产、销售于一体的公司，致力于研究碳纤维、芳纶纤维等特种纤维复合材料的功能性与设计多样性，目前盐城市翔盛碳纤维科技有限公司专业生产：碳纤维长丝、短切碳纤维、碳纤维粉、高强高模聚乙烯短纤维、芳纶短纤、工程纤维系列及纤维切断机等产品。