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            PAN基碳纤维的制备

            文章来源:admin    时间:2018-01-03

              聚丙烯腈碳纤维是以聚丙烯腈纤维为原料制成的碳纤维乐虎国际官网_乐虎国际官方网站_乐虎国际欢迎您,主要作复合材料用增强体乐虎国际官网_乐虎国际官方网站_乐虎国际欢迎您。无论均聚或共聚的聚丙烯腈纤维都能制备出碳纤维。为了制造出高性能碳纤维并提高生产率乐虎国际官网_乐虎国际官方网站_乐虎国际欢迎您,工业上常采用共聚聚丙烯腈纤维为原料乐虎国际官网_乐虎国际官方网站_乐虎国际欢迎您。对原料的要求是:杂质、缺陷少;细度均匀,并越细越好;强度高,毛丝少;纤维中链状分子沿纤维轴取向度越高越好,通常大于80%;热转化性能好。[6]

              生产中制取聚丙烯腈纤维的过程是:先由丙烯腈和其他少量第二、第三单体(丙烯酸甲醋乐虎国际官网_乐虎国际官方网站_乐虎国际欢迎您、甲叉丁二脂等)共聚生成共聚聚丙烯腈树脂(分子量高于6到8万)乐虎国际官网_乐虎国际官方网站_乐虎国际欢迎您,然后树脂经溶剂(硫氰酸钠、二甲基亚矾乐虎国际官网_乐虎国际官方网站_乐虎国际欢迎您乐虎国际官网_乐虎国际官方网站_乐虎国际欢迎您、硝酸和氯化锌等)溶解,形成粘度适宜的纺丝液乐虎国际官网_乐虎国际官方网站_乐虎国际欢迎您,经湿法乐虎国际官网_乐虎国际官方网站_乐虎国际欢迎您、干法或干湿法进行纺丝,再经水洗、牵伸、干燥和热定型即制成聚丙烯腈纤维乐虎国际官网_乐虎国际官方网站_乐虎国际欢迎您。若将聚丙烯腈纤维直接加热易熔化,不能保持其原来的纤维状态。制备碳纤维时,首先要将聚丙烯腈纤维放在空气中或其他氧化性气氛中进行低温热处理乐虎国际官网_乐虎国际官方网站_乐虎国际欢迎您,即预氧化处理乐虎国际官网_乐虎国际官方网站_乐虎国际欢迎您。预氧化处理是纤维碳化的预备阶段。一般将纤维在空气下加热至约270℃,保温0.5h到3h,聚丙烯腈纤维的颜色由白色逐渐变成黄色乐虎国际官网_乐虎国际官方网站_乐虎国际欢迎您、棕色乐虎国际官网_乐虎国际官方网站_乐虎国际欢迎您,最后形成黑色的预氧化纤维乐虎国际官网_乐虎国际官方网站_乐虎国际欢迎您。是聚丙烯腈线性高分子受热氧化后,发生氧化乐虎国际官网_乐虎国际官方网站_乐虎国际欢迎您、热解、交联乐虎国际官网_乐虎国际官方网站_乐虎国际欢迎您、环化等一系列化学反应形成耐热梯型高分子的结果。再将预氧化纤维在氮气中进行高温处理1600℃的碳化处理乐虎国际官网_乐虎国际官方网站_乐虎国际欢迎您,则纤维进一步产生交联环化、芳构化及缩聚等反应,并脱除氢、氮、氧原子,最后形成二维碳环平面网状结构和层片粗糙平行的乱层石墨结构的碳纤维。

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