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与沥青基碳纤维相比，PAN基碳纤维生产线由于碳化收率低，废气排放量大，因此需要更大的废气排放处理系统。PAN基碳纤维和沥青基碳纤维在生产过程中要处理的废气成分也有很大不同。PAN基碳纤维生产中最大的废气成分是HCN，其他还有NH3、CO、CO2和H2，沥青基碳纤维生产过程不会释放任何可检测的HCN，排放废气的主要成分是CO、CO2和H2，这二者都会产生一些焦油和焦炭。

硫在沥青基碳纤维中的残留通常是自然产生的。对于PAN基碳纤维，硫残留通常是由于使用DMSO作为溶剂，并且纺丝脱硫过程中未能充分脱除。PAN中不希望含有硫，因为它会导致高温和低温炉中的金属粉尘和腐蚀。对于沥青基碳纤维来说，除非达到极高的温度，比如达到 2500°C以上，沥青中的硫不太可能成为问题，因此对设备造成的影响要小得多。

PAN基碳纤维在生产过程中可能存在着另一个问题，纺丝过程中利用硫氰酸钠作为溶剂时，钠将在纤维中残留，在高温炉中反应形成有毒的氰化钠。对于这两种前驱体，了解纺丝过程、热处理阶段会产生哪些残留物以及相关的反应动力学是非常关键的，以便能够选择正确的设备材料，并在设计中为可能出现的潜在问题做好准备。

最后，对于热处理过程中物理脱落的纤维毛丝，沥青基和PAN基之间的另一个值得注意的差异是产生的微粒数量。沥青基碳纤维上产生的微粒物很少，相比之下，PAN纤维由于使用油剂集束会产生大量必须处理的颗粒物，并且可能需要更多的处理设备，例如需要在排气烟囱处设置集尘室才能捕获这些颗粒。如果在设计阶段未进行适当安排，则这些微粒在排气管和设备内部的堆积，可能会影响产品的质量均匀性，并增加停机维护时间。

为了尽可能提高PAN基碳纤维的模量，需要使用超高温炉进行热处理。因为温度高，炉体内部零件，特别是加热元件的损耗要快得多，炉体构造材料和维护成本高昂。因为沥青纤维比PAN纤维分子排列更有序，沥青基碳纤维无需经过此工序即可获得比PAN基碳纤维更高的模量。

与沥青基碳纤维不同，PAN基碳纤维为了获得一定的物理机械性能，必须在氧化和碳化工艺中进行牵伸，这种牵伸需要更多的设备投资（比如张力架），并且设备价格也与哪个国家制造有关，可能需要特殊的出口许可证。由于沥青基碳纤维不能牵伸，因此沥青基碳纤维的性能在纺丝过程中就确定下来了。

在整个生产过程中，PAN基纤维可以承受的重量远远超过其自身重量，因此在加工过程中不需要支撑。通常将PAN纺成纤维，然后放在线轴上，将其展开并用张力架牵伸进稳定化炉。PAN丝束K数范围很大，从1k到600k（原文如此），尽管PAN纺丝工艺也是难以掌握的，但众所周知，PAN纺丝目前已经实现规模化。

沥青无法在整个生产过程中承担自身的重量，因此在加工过程中需要支撑。通常，将沥青直接纺丝到网带上，然后将其送入稳定化炉。PAN基碳纤维通常是 丝束的形式，而沥青基碳纤维通常是无纺毡的形式。沥青基碳纤维也可以加工成丝束，但比PAN基碳纤维的丝数范围小很多，通常<2k。与PAN基工艺相比，沥青的纯化过程和纺丝过程非常难以掌握，对这些工艺还需要更好地理解，相应的工艺规模也还没有达到PAN基的发展水平。

表1列出了一些市售PAN基和沥青基碳纤维品种，显示了不同的物理机械性能，尤其是在模量方面。

表1市场上各种碳纤维的机械性能

沥青前驱体

前驱体沥青是从石油沥青、聚氯乙烯或煤焦油中获得的多环芳烃。与PAN相比，它价格相对便宜，并且碳纤维碳化收率显着提高。前驱体沥青分两种，各向同性和各向异性（中间相），但是所有沥青都是从各向同性开始的，通过处理成为中间相，两种沥青生产的碳纤维在结构、性能和纳米织构方面都有不同[9]。

各向同性沥青基碳纤维通常是直径为12～18μm的短切纤维，密度约1.6 g / cm 3，模量低，约40 GPa，导热系数低，这是因为其结构取向性较弱且石墨结晶度低。各向同性沥青型碳纤维的价格具有市场竞争力，同时因其质轻、耐热、化学稳定性和耐磨性好而在工业领域获得广泛应用。

中间相沥青基碳纤维通常是连续纤维（约2k长丝）或喷射成无纺毡状态，长丝直径为7～10μm，密度为1.7～2.2 g / cm 3，模量在600～965 GPa之间[10]。以沥青为前驱体制成的大多数碳纤维都使用中间相沥青，因为在纺丝过程中可以形成沿纤维轴高度取向的六角平面稠环微晶结构，从而无需在热处理过程中进行牵伸[11]。这种高度取向的分子结构和高结晶度可使沥青基碳纤维的模量比传统PAN纤维大得多，可以接近理论极限1000GPa。

将沥青加工成碳纤维