何婷婷 崔海云

1  前言

碳纤维是具有耐高温、耐腐蚀、高强度和低密度等特点的高性能纤维材料，在航天材料、汽车零件等领域得到了广泛应用。目前80%的商业碳纤维由聚丙烯腈制得，其中聚丙烯腈原丝成本占碳纤维总成本的一半，昂贵的原材料成本，在一定程度上限制了碳纤维在自动化工业领域的进一步推广[1]。

木质素作为一种天然高分子材料大量存在于植物基体中，是第二大自然界可循环资源。其分子骨架上包含较多芳香环，含碳量较高，因而适用于作为制备碳纤维的原材料[2]。2013年国际碳纤维会议在美国纽约水牛城举行，来自橡树岭国家实验室的研究人员指出，以木质素为原料制造低成本碳纤维是今后碳纤维的发展趋势，并预测用它制造的网状碳纤维，生产成本可控制在4～5美元/kg。2015年Swerea SICOMP公司与瑞典Innvetia科研所宣称：利用木质素基碳纤维，双方首次在全世界范围内，成功制造出碳纤维复合材料。其原料采用的是全天然软木木质素[3]。

木质素基碳纤维的制备工艺大致包括木质素提纯、纺丝、稳定化和碳化工序，由于木质素本身不是链状高分子，为了提高它的可纺性，可采用多种改性和纺丝方法以得到连续稳定的原丝。本文介绍了木质素基碳纤维的国内专利申请状况，并对该领域的国内专利生产技术和重点申请人的研发方向进行了分析，最后对于目前木质素基碳纤维产品的生产制造和工业推广方面中所存在的问题提出了一些建议。……