碳纖維的制備

1.聚丙烯腈基碳纖維

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  聚丙烯腈是制備高機能碳纖維的重要原料之一。目前的商品化CF中有70%～80%是PAN基碳纖維。PAN作為碳纖維原料的重要位置是由它自身的物理化學特點跟結(jié)構(gòu)特點所決定的。首先從結(jié)構(gòu)看，它是由碳骨架形成的大分子，在不破壞基本結(jié)構(gòu)的情況下可通過疾速熱分解反應(yīng)得到分子鏈沿纖維軸方向擇優(yōu)取向的纖維，而它的熱分解溫度低于熔融溫度，熱分解時不會引起PAN的熔化。另外，有兩個工藝進程可施加牽伸，保障分子鏈的高度取向。一個是在PAN紡絲進程中牽伸可高達800%。另個是在PAN纖維牢固化處理時，在溫度180℃左右可塑性變形。此外，PAN纖維紡絲后處理改性可進一步進步取向度。最后，PAN在1000℃以上熱處理時碳收率很高。誠然最早用PAN作原料研制碳纖維的是西方一些國度，但日本后來居上，在20世紀70年代后期，將PAN轉(zhuǎn)變成一系列機能優(yōu)良的碳纖維，時至今日，始終處于碳纖維制造業(yè)確當先位置。 123,123
  2.PAN基前驅(qū)體的制備
  
  家喻戶曉，PAN前驅(qū)體系備工藝是碳纖維制備的要害技巧之一。碳纖維管又稱碳素纖維管，也稱碳管，碳纖管，是采用碳纖維復(fù)合材料預(yù)浸入苯乙稀基聚脂樹脂經(jīng)加熱固化拉擠（纏撓）而成。在制過程中，可以通過不同的模具生產(chǎn)出各種型材，如：不同規(guī)格的碳纖維圓管，不同規(guī)格的方管，不同規(guī)格的片材，以及其它型材：在制作過程中也可以包3K進行表面包裝美化等等。碳纖維管具有強度高，壽命長、耐腐蝕，質(zhì)量輕、低密度等優(yōu)點，廣泛應(yīng)用于風箏、航空模型飛機、燈用支架、PC設(shè)備轉(zhuǎn)軸、蝕刻機、醫(yī)療器械、體育器材等機械設(shè)備。尺寸穩(wěn)定、導電、導熱、熱膨脹系數(shù)小、自潤滑和吸能抗震等一系列優(yōu)異性能。并具有高比模、耐疲勞、抗蠕變、耐高溫、耐腐蝕、耐磨損等。碳纖維型材與傳統(tǒng)的玻璃纖維相比，楊氏模量是其3倍多；它與凱夫拉纖維相比，楊氏模量是其2倍左右，在有機溶劑、酸、堿中不溶不脹，耐蝕性突出。CF機能的優(yōu)劣很大水平上取決于原絲的機械機能。碳纖維用PAN原絲與個別民用PAN有很大差別，首先原料污濁度要高，雜質(zhì)會引起CF結(jié)構(gòu)上的缺點，影響機械機能。另外，請求直徑小，纖維軸向取向度高，結(jié)晶含量高，環(huán)化活化能低。 123456