沥青基碳纤维原料的生产

生产碳纤维的原料很多，一般最主要的是PAN，纤维素和沥青。一般来说，PAN碳纤维具有较高的强度和模量强度也可以达到450MPa以上，模量一般都在20-30GPa。但是PAN碳纤维的造价太高，限制了其碳纤维的发展。虽然纤维素碳纤维裂解时不熔融，但是其具有较高的洁净度从而使其碳纤维产率低，力学性能差，现在工业上它的应用比较少。
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随着中间相沥青制备工艺的不断完善和更新，沥青基碳纤维的性能得到较大地提高，目前抗拉强度已经达到300MPa以上，模量达到50GPa以上。有的甚至达到90GPa的水平。这就形成了PAN碳纤维和沥青基碳纤维在性能上互补的局面，但是沥青基碳纤维的生产成本非常低，在民用方面有更强的竞争力。当然并不是所有的沥青都能用做纺丝沥青，一般纺丝沥青具有以下特性：芳烃含量高，分子量分布窄，软化点高，具有较好的流变性，低黏度等[4]。一般来说，芳香度高的原料比较好，但在中间相沥青的制备过程中，原料中大π键共轭体系结构间的相互作用力较大，可引起软化点升高，粘度加大，不易纺丝，因此要求制备中间相沥青的原料应含有一定量的氢，即结构中含有一定量的环烷基和脂肪基侧链。另外，其原料还要满足喹啉不溶物的含量少，含氮、氧、硫的杂环化合物少，含金属有机化合物或络合物少，活性组分不宜太多，但要具有一定的反应能力。综合以上要求，现阶段用于做纺丝沥青的原料有裂解焦油、催化裂化澄清油(FCCDO)、热裂化渣油、焦化蜡油及润滑油精制抽出油等，这些原料具有以下特点：芳烃含量高;C/H比高;分子量分布窄;杂原子含量低;重金属含量低;密度太;粘度低;沸程在200-500℃之间[2]。而在工业上，生产通用型沥青碳纤维和高性能沥青碳纤维的原料分别使用乙烯裂解焦油和煤焦油。不过也有文献报道采用桉树焦沥青为原料做成通用型碳纤维，其拉伸模量能达到14GPa，拉伸强度能达到130MPa，并且由于其为非化学原料使得其具有广泛的应用前景 内容来自123456