碳纖維的溶液聚合

原絲是制備性能優(yōu)異的碳(C)纖維的關(guān)鍵（解釋:比喻事物的重要組成部分)。碳纖維生產(chǎn)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(jī)溶劑、酸、堿中不溶不脹，耐蝕性突出。影響(influence)原絲性能的因素有：分子量、分子量分布、缺陷、原絲環(huán)化反應(yīng)的初始溫度（temperature)等。這些都可以在聚合過程(guò chéng)中通過(tōng guò)調(diào)節(jié)工藝條件，使其達(dá)到最佳化。制備PAN共聚物(Copolymer，Interpolymer)的聚合方法主要有兩種,

　　A、溶液聚合；b.懸浮聚合。碳纖維生產(chǎn)具有許多優(yōu)良性能，碳纖維的軸向強(qiáng)度和模量高，密度低、比性能高，無(wú)蠕變，非氧化環(huán)境下耐超高溫，耐疲勞性好，比熱及導(dǎo)電性介于非金屬和金屬之間，熱膨脹系數(shù)小且具有各向異性，耐腐蝕性好，X射線透過性好。良好的導(dǎo)電導(dǎo)熱性能、電磁屏蔽性好等。
  
  溶液聚合是比較成熟的制備PAN聚合物的一種方法，在民用PAN制備中廣泛(extensive)應(yīng)用。碳纖維制品由于碳纖維擁有極高的材質(zhì)特性，因此碳纖維制品的強(qiáng)度大，硬度高，遠(yuǎn)超過同體積同重量的金屬材質(zhì)。因此，碳纖維制品在航空、航海、軍工等高科技工業(yè)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。也正是因?yàn)槿绱?，此前世界上碳纖維技術(shù)發(fā)達(dá)的國(guó)家（美國(guó)、德國(guó)、日本、韓國(guó)），對(duì)于向中國(guó)輸出碳纖維產(chǎn)品和技術(shù)，保持著極其謹(jǐn)慎的態(tài)度。即使在目前，我國(guó)碳纖維以及碳纖維制品的進(jìn)口，還受到發(fā)達(dá)國(guó)家的嚴(yán)格控制。它的優(yōu)點(diǎn)是制備的PAN原絲穩(wěn)定（解釋:穩(wěn)固安定；沒有變動(dòng))化環(huán)化溫度（temperature)低，而且原絲分子缺陷少。另外，除去未反應(yīng)的丙烯腈單體的溶液可直接作為添加劑使用。溶液聚合的不好的地方是有時(shí)需要使用有機(jī)溶劑(性狀：透明，無(wú)色的液體)、PAN共聚物分子量較低，影響(influence)最終碳(C)纖維的力學(xué)性能。

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  溶液聚合常用的溶劑有硫（化學(xué)符號(hào)：S）氰化鈉(Sodium)(NaSCN)濃水溶液、氨氮水(Nitric acid)(HNO3)、二甲基亞砜(DMS0)、二甲基甲酰胺(acylamide)(DMF)等。常用的引發(fā)劑為偶氮類引發(fā)劑(如偶氮二異丁腈，偶氮二異庚腈)。聚合反應(yīng)的影響(influence)因素有非常多，如引發(fā)劑濃度、單體濃度、聚合溫度（temperature)、聚合時(shí)間、介質(zhì)(起決定作用的物質(zhì))的氫離子濃度指數(shù)、雜質(zhì)等。引發(fā)劑濃度增加，聚合反應(yīng)速度增加，但聚合物分子量降低（reduce)。當(dāng)聚合體系的溫度升高時(shí)，供給反應(yīng)體系的能量就增加，使引發(fā)劑分解速度加快，整個(gè)體系的反應(yīng)總速度增加，但產(chǎn)物的平均分子量下降(descend)。聚合時(shí)間太短，反應(yīng)熱來(lái)不及釋放(release)出來(lái)，單體轉(zhuǎn)化率較低；聚合時(shí)間太長(zhǎng)，則會(huì)使生產(chǎn)(Produce)能力下降。隨著聚合時(shí)間的增加，大分子的分子量逐漸下降，分子量分布變寬，轉(zhuǎn)化率雖然有所上升，但到最后提高不是很多。介質(zhì)的pH值較小時(shí)對(duì)聚合物轉(zhuǎn)化率和聚合物黏度（viscosity)都有較大影響。聚合體系中的雜質(zhì)對(duì)聚合的影響最后都會(huì)導(dǎo)致(cause)轉(zhuǎn)化率和平均分子量下降