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浅析碳纤维预氧化和碳化的目的

  • 作者:普向环保
  • 发布时间:2021-11-24 15:11
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碳纤维具有轻质量、高强度、耐高温、低蠕变、耐腐蚀等一系列优点,被誉为21世纪的新材料之王。而PAN(聚丙烯腈)基碳纤维是最常见的一种,经过预氧化,碳化,石墨化,表面处理后制成。下面来为大家浅析碳纤维预氧化和碳化的目的。
 
预氧化的目的就是为了防止原丝在碳化时熔融,通过氧化反应使得纤维分子中含有羟基、羰基。这样可以在分子间和分子内形成氢键,从而提高纤维的热稳定性。在200~400℃的空气中,适当张力下经历分子链的环化、交联、脱氢、氧化等一系列的复杂反应,使它转化成热稳定并具有半导体电阻值的吡啶环梯形结构,其耐热性、抗燃性和导电性等均有所提高。
 
碳纤维的碳化一般是在惰性气体中,将预氧丝加热至1000—1800℃,从而除去纤维中的非碳原子(如H、O、N等)。生成的碳纤维的碳含量约为95%。碳化过程中,未反应的聚丙烯腈进一步环化,分子链间脱水、脱氢交联,末端芳构化生成氨。随着温度的进一步升高,分子链间的交联和石墨晶体进一步增大。
 
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经过了预氧化和碳化之后,就可以进行碳纤维石墨化的工序了。石墨化过程是在高纯度惰性气体保护下于2000—3000℃温度下对碳纤维进行热处理。碳纤维经石墨化温度处理后,纤维中残留的氮、氢等元素进一步脱除,碳—碳重新排列,层面内的芳环数增加,层片尺寸增大,结晶态碳的比例增加。
 
以上就是关于碳纤维预氧化和碳化的目的的相关介绍了,相信看完您对PAN基碳纤维生产过程也有了一定的了解。这里是江苏普向环保科技,感谢您的阅读!
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