聚丙烯腈基碳纤维的预氧化过程

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聚丙烯腈是制造碳纤维原丝的重要资料之一，当初，将近90%的碳纤维是用聚丙烯腈纤维制造的。碳纤维板制成的碳纤维单向板材能充分发挥碳纤维的强度和弹性模量，在施工时可免除碳纤维单向织物的树脂固化阶段，强度利用效率高，施工方便。预氧化是制造进程中十分重要的一个环节，它能使线型分子链转化为耐热的梯型结构，而在高温炭化时不熔不燃，坚持纤维状况，从而得到高品质的碳纤维。下面就具体来讲一下。
 

在预氧化进程中，聚丙烯腈纤维色彩从白经黄、棕色的变更之后，逐步变黑，表明其内部产生了庞杂的化学反应。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。化学反应有这样多少种：环化反应、脱氢反应跟氧化反应。未环化的聚合物链或环化后的杂环均可因为氧的作用而产生脱氢反应。除了脱氢之外，同时氧还直接被结合到预氧丝的结构中去。若纤维被充分预氧化的话，预氧丝中含氧甚至可高达16%~23%，但个别来说，要把持在6%~12%之间，太多了不好。 123456
在预氧化进程中放热反应是最重要的反应，放热总量最高可能达到1000kca/kg,这些热量必须立刻消散掉，不然温度过高的话会导致纤维断裂，全部制造进程也算是失败了。碳纤维复合材料经过一系列热处理转化而成，含碳量高于90%的无机高性能纤维，是一种力学性能优异的新材料，具有碳材料的固有本性特征，又兼备纺织纤维的柔软可加工性，是新一代增强纤维。所以这是个很要害的技巧问题。在预氧化进程中还会有较大的热紧缩反应，一种起因是聚丙烯腈原丝自身的紧缩反应，还有一种起因是环化进程中产生化学紧缩。为了用聚丙烯腈原丝制得机能更好的碳纤维，要坚持好分子主链结构对纤维轴的择优取向，氧化进程中还必须对纤维施加张力，履行多段拉伸。