聚丙烯腈基碳纖維的預(yù)氧化過程

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聚丙烯腈是制造碳纖維原絲的重要資料之一，當(dāng)初，將近90%的碳纖維是用聚丙烯腈纖維制造的。碳纖維板制成的碳纖維單向板材能充分發(fā)揮碳纖維的強(qiáng)度和彈性模量，在施工時(shí)可免除碳纖維單向織物的樹脂固化階段，強(qiáng)度利用效率高，施工方便。預(yù)氧化是制造進(jìn)程中十分重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，它能使線型分子鏈轉(zhuǎn)化為耐熱的梯型結(jié)構(gòu)，而在高溫炭化時(shí)不熔不燃，堅(jiān)持纖維狀況，從而得到高品質(zhì)的碳纖維。下面就具體來講一下。
 

在預(yù)氧化進(jìn)程中，聚丙烯腈纖維色彩從白經(jīng)黃、棕色的變更之后，逐步變黑，表明其內(nèi)部產(chǎn)生了龐雜的化學(xué)反應(yīng)。碳纖維制品就是指以碳纖維預(yù)浸布為原材料，通過不同的加工方法，加工成為能夠滿足使用要求的材料制品?；瘜W(xué)反應(yīng)有這樣多少種：環(huán)化反應(yīng)、脫氫反應(yīng)跟氧化反應(yīng)。未環(huán)化的聚合物鏈或環(huán)化后的雜環(huán)均可因?yàn)檠醯淖饔枚a(chǎn)生脫氫反應(yīng)。除了脫氫之外，同時(shí)氧還直接被結(jié)合到預(yù)氧絲的結(jié)構(gòu)中去。若纖維被充分預(yù)氧化的話，預(yù)氧絲中含氧甚至可高達(dá)16%~23%，但個(gè)別來說，要把持在6%~12%之間，太多了不好。 123456
在預(yù)氧化進(jìn)程中放熱反應(yīng)是最重要的反應(yīng)，放熱總量最高可能達(dá)到1000kca/kg,這些熱量必須立刻消散掉，不然溫度過高的話會(huì)導(dǎo)致纖維斷裂，全部制造進(jìn)程也算是失敗了。碳纖維復(fù)合材料經(jīng)過一系列熱處理轉(zhuǎn)化而成，含碳量高于90%的無機(jī)高性能纖維，是一種力學(xué)性能優(yōu)異的新材料，具有碳材料的固有本性特征，又兼?zhèn)浼徔椑w維的柔軟可加工性，是新一代增強(qiáng)纖維。所以這是個(gè)很要害的技巧問題。在預(yù)氧化進(jìn)程中還會(huì)有較大的熱緊縮反應(yīng)，一種起因是聚丙烯腈原絲自身的緊縮反應(yīng)，還有一種起因是環(huán)化進(jìn)程中產(chǎn)生化學(xué)緊縮。為了用聚丙烯腈原絲制得機(jī)能更好的碳纖維，要堅(jiān)持好分子主鏈結(jié)構(gòu)對(duì)纖維軸的擇優(yōu)取向，氧化進(jìn)程中還必須對(duì)纖維施加張力，履行多段拉伸。