碳纤维原丝是如何制取的?

  碳纤维原丝制备需要在10Mpa的压力以及3800℃的温度中才能实现。所以要想制备碳纤维不能使用一般无机纤维或有机纤维的制取方法,而是直接用熔融法或溶液法纺丝,常用的有气象法和有机纤维固相碳化法两种。

  气象法是(由烃或芳烃等小分子有机物)在惰性气流下高温热解,再沉积成纤维状的物质。这种方法只能得到短纤维,而长纤维则不能通过这种方式制取,工艺条件又比较苛刻。现在工业上用的碳纤维,大多都是采用有机纤维固相碳化而来的。它可以分为四个阶段,第一是物理脱水阶段;第二是从纤维素单元中脱氢阶段;第三是通过游离反应,促使环侧基断链;第四是芳构化阶段。

  用来制取碳纤维的有机纤维要满足一些条件,不是随便什么纤维都可以的。首先,在碳化过程中不会熔融,能保持原来的形状,然后,它的碳化率要高,碳化后的产品有良好力学性能。如果想要制备出长丝,原料也得是连续稳定的长丝。经过研究人员的研究发现,最后发现制备碳纤维较好的有聚丙烯腈纤维和沥青纤维等。现在使用最多的还是聚丙烯腈基(PAN基)碳纤维,占总量的90%以上。

  碳纤维再经过最终的表面处理上浆、干燥等工艺得到碳纤维成品,碳纤维制品的材料高达95%,在碳纤维原丝制备全过程连续走丝,需要注意精确控制,任何一道工序出现些许问题都会影响稳定生产和最终碳纤维产品的质量。随着碳纤维技术研究的深入,碳纤维的制造和应用成本也会随之下降,应用会越来越普及。

 

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