碳纤维稳定化的研究

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沥青（成分:沥青质和树脂)是热塑性物质，未经稳定化不能在氮气中碳(C)化，这是因为沥青纤维在高温下不能保持纤维形状而会软化、熔融。碳纤维复合材料主要是由碳元素组成的一种特种纤维，其含碳量随种类不同而异，一般在90%以上。碳纤维具有一般碳素材料的特性，如耐高温、耐摩擦、导电、导热及耐腐蚀等，但与一般碳素材料不同的是，其外形有显著的各向异性、柔软、可加工成各种织物，沿纤维轴方向表现出很高的强度。碳纤维比重小，因此有很高的比强度。在碳化前，必须氧(Oxygen)化处理(chǔ lǐ)将其从热塑性变为热固性，氧化（oxidation)可以在气相和液相中进行。气体可以是氧气、超氧、空气、氧/氮混合气、NO2、SO2、SO3及其他氧化气氛。液相可以是氨氮水(Nitric acid)、硫（化学符号：S）酸、高锰(manganese)酸钾(Potassium)（化学式KMnO4)、过氧化氢(Hydrogen)等氧化性液体。氧化处理的方法非常多，但最普遍的是空气氧化法，它可以降低（reduce)成本和最大化减少感染。氧化工艺的主要参数(parameter)包括(bāo kuò)温度（temperature)、时间、氧化剂包含比重及对纤维所加张力（解释:物体受到拉力作用时的相互牵引力)。氧化程度是氧含量、温度和时间的函数，而氧化程度直接影响着碳纤维的性能。从北京化工大学曾民教授研究（research)组的研究结果，发现如氧化程度低，纤维在碳化时熔融； 内容来自123456
  若过高，则碳(C)纤维性能变差。碳纤维制品就是指以碳纤维预浸布为原材料，通过不同的加工方法，加工成为能够满足使用要求的材料制品。碳纤维制品由于碳纤维拥有极高的材质特性，因此碳纤维制品的强度大，硬度高，远超过同体积同重量的金属材质。因此，碳纤维制品在航空、航海、军工等高科技工业领域有着广泛的应用。也正是因为如此，此前世界上碳纤维技术发达的国家（美国、德国、日本、韩国），对于向中国输出碳纤维产品和技术，保持着极其谨慎的态度。即使在目前，我国碳纤维以及碳纤维制品的进口，还受到发达国家的严格控制。各向同性纤维的氧(Oxygen)包含比重为20%左右，而各向异性为8%～10%。由于结构和组成的不同，在空气相同量的条件下，各向同性沥青（成分:沥青质和树脂)纤维的氧化（oxidation)时间要长于各向异性沥青纤维。各向同性沥青纤维最终氧化温度（temperature)为325～340℃，而各向异性沥青纤维为300～310℃，在氧化过程(guò chéng)中，元素变化结果在不同氧化温度下纤维元素组成的不同的变化，这是因为各向同性沥青缩聚低，软化点也低，而氢(Hydrogen)含量高，因此，在氧化过程中，各向同性沥青经氧化、脱氢、交联和环化反应而形成耐热性的氧桥结构需要的时间长于各向异性，而且形成结构的无序性也高于各向异性沥青纤维。

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