碳纖維管--PAN基碳纖維的制備介紹

聚丙烯腈碳纖維是以聚丙烯腈纖維為原料制成的碳纖維,，主要作復(fù)合材料用增強(qiáng)體。無論均聚或共聚的聚丙烯腈纖維都能制備出碳纖維,。為了制造出高性能碳纖維并提高生產(chǎn)率,，工業(yè)上常采用共聚聚丙烯腈纖維為原料。對原料的要求是:雜質(zhì),、缺陷少;細(xì)度均勻,，并越細(xì)越好;強(qiáng)度高,，毛絲少;纖維中鏈狀分子沿纖維軸取向度越高越好，通常大于80%;熱轉(zhuǎn)化性能好,。
生產(chǎn)中制取聚丙烯腈纖維的過程是:先由丙烯腈和其他少量第二,、第三單體(丙烯酸甲醋、甲叉丁二脂等)共聚生成共聚聚丙烯腈樹脂(分子量高于 6到8萬),，然后樹脂經(jīng)溶劑(硫氰酸鈉,、二甲基亞礬、硝酸和氯化鋅等)溶解,，形成粘度適宜的紡絲液,，經(jīng)濕法、干法或干濕法進(jìn)行紡絲,，再經(jīng)水洗,、牽伸、干燥和熱定型即制成聚丙烯腈纖維,。若將聚丙烯腈纖維直接加熱易熔化,，不能保持其原來的纖維狀態(tài)。制備碳纖維時,，首先要將聚丙烯腈纖維放在空氣中或其他氧化性氣氛中進(jìn)行低溫?zé)崽幚?，即預(yù)氧化處理。預(yù)氧化處理是纖維碳化的預(yù)備階段,。一般將纖維在空氣下加熱至約270℃,，保溫0.5h到3h，聚丙烯腈纖維的顏色由白色逐漸變成黃色,、棕色,，最后形成黑色的預(yù)氧化纖維。是聚丙烯腈線性高分子受熱氧化后,，發(fā)生氧化,、熱解、交聯(lián),、環(huán)化等一系列化學(xué)反應(yīng)形成耐熱梯型高分子的結(jié)果,。再將預(yù)氧化纖維在氮?dú)庵羞M(jìn)行高溫處理1600℃的碳化處理，則纖維進(jìn)一步產(chǎn)生交聯(lián)環(huán)化,、芳構(gòu)化及縮聚等反應(yīng),，并脫除氫、氮,、氧原子,，最后形成二維碳環(huán)平面網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)和層片粗糙平行的亂層石墨結(jié)構(gòu)的碳纖維。