聚丙烯腈碳纤维的制备

　　碳纤维原丝是由聚丙烯腈纤维、沥青纤维、粘胶基纤维、酚醛纤维等原料加工而成的，其中，聚丙烯腈纤维制取碳纤维主要包括以下几个工序：①聚丙烯睛原丝的制备;②原丝的预氧化;③预氧化丝的炭化;④碳纤维的后期处理。下面就来具体讲讲。
 

（图示：碳纤维）

 

　　1、聚丙烯腈精原丝的制备。聚丙烯腈纤维本身是一种服用纤维，其分子结构是含有强极性侧基的线形大分子。用于制备碳纤维的聚丙烯腈原丝与服用聚丙烯腈纤维相比，生产流程基本相同，大分子组成的主体也基本相同。但由于用途不同，因而具体工艺参数的选择和控制、共聚组分的种类和用量等都略有差异，原丝的要求更高。

 

　　2、聚丙烯腈原丝的预氧化。由于聚丙烯腈是含强极性侧基的线形大分子，为了使之转化为耐热的环状(或梯形)结构，以便在高温炭化时不熔不燃，保持纤维形态，必须先将原丝在200一300℃的空气中进行预氧化处理。随着预氧化的进行，体系不发生环化反应、脱氧反应、氧化反应，纤维外观由经黄、棕，然后变黑，同时发生收缩。

 

　　3、预氧化丝的炭化。预氧化丝在惰性气体保护下，于800-1500℃进行炭化反应，此时纤维中的各种非碳原子因反应而被排出体系，纤维的含碳量由预氧化丝的60%提高到92%以上。预氧化丝在炭化前应在100-280℃条件下进行烘干，以除去物理吸附的氧气和水分。炭化时必须严防氧化性气体的存在，所用高纯氮的含氧量需在百万分之十以下，同时严格控制工艺参数，如升温速奉、处理温度、处理时间、拉伸倍数、炭化后的冷却速率等。

 

　　4、碳纤维的后处理。上述炭化得到的碳纤维由于表面缺少活性官能团，且不够粗糙，因而作为增强材料，其特性发挥不充分，需对其进行后处理。就是通过采用适当的方法，增加表面的含氧官能团和粗糙度，提高碳纤维与其基体树脂之间的粘结力。

 

　　这个就是聚丙烯腈碳纤维的制备过程了，比起沥青基碳纤维、粘胶基碳纤维等其它种类的碳纤维，它的使用范围更广，达到90%左右，在 、军事安全、医疗卫生、汽车制造等很多领域都有应用。推荐阅读：生产聚丙烯腈碳纤维时要注意什么