瀝青基碳纖維原料的生產(chǎn)

生產(chǎn)碳纖維的原料很多，一般最主要的是PAN，纖維素和瀝青。一般來說，PAN碳纖維具有較高的強(qiáng)度和模量強(qiáng)度也可以達(dá)到450MPa以上，模量一般都在20-30GPa。但是PAN碳纖維的造價太高，限制了其碳纖維的發(fā)展。雖然纖維素碳纖維裂解時不熔融，但是其具有較高的潔凈度從而使其碳纖維產(chǎn)率低，力學(xué)性能差，現(xiàn)在工業(yè)上它的應(yīng)用比較少。
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隨著中間相瀝青制備工藝的不斷完善和更新，瀝青基碳纖維的性能得到較大地提高，目前抗拉強(qiáng)度已經(jīng)達(dá)到300MPa以上，模量達(dá)到50GPa以上。有的甚至達(dá)到90GPa的水平。這就形成了PAN碳纖維和瀝青基碳纖維在性能上互補(bǔ)的局面，但是瀝青基碳纖維的生產(chǎn)成本非常低，在民用方面有更強(qiáng)的競爭力。當(dāng)然并不是所有的瀝青都能用做紡絲瀝青，一般紡絲瀝青具有以下特性：芳烴含量高，分子量分布窄，軟化點高，具有較好的流變性，低黏度等[4]。一般來說，芳香度高的原料比較好，但在中間相瀝青的制備過程中，原料中大π鍵共軛體系結(jié)構(gòu)間的相互作用力較大，可引起軟化點升高，粘度加大，不易紡絲，因此要求制備中間相瀝青的原料應(yīng)含有一定量的氫，即結(jié)構(gòu)中含有一定量的環(huán)烷基和脂肪基側(cè)鏈。另外，其原料還要滿足喹啉不溶物的含量少，含氮、氧、硫的雜環(huán)化合物少，含金屬有機(jī)化合物或絡(luò)合物少，活性組分不宜太多，但要具有一定的反應(yīng)能力。綜合以上要求，現(xiàn)階段用于做紡絲瀝青的原料有裂解焦油、催化裂化澄清油(FCCDO)、熱裂化渣油、焦化蠟油及潤滑油精制抽出油等，這些原料具有以下特點：芳烴含量高;C/H比高;分子量分布窄;雜原子含量低;重金屬含量低;密度太;粘度低;沸程在200-500℃之間[2]。而在工業(yè)上，生產(chǎn)通用型瀝青碳纖維和高性能瀝青碳纖維的原料分別使用乙烯裂解焦油和煤焦油。不過也有文獻(xiàn)報道采用桉樹焦瀝青為原料做成通用型碳纖維，其拉伸模量能達(dá)到14GPa，拉伸強(qiáng)度能達(dá)到130MPa，并且由于其為非化學(xué)原料使得其具有廣泛的應(yīng)用前景 內(nèi)容來自123456