PAN基碳纤维因为其强度、刚度以及重量等特征,在实际中具有耐高温以及耐腐蚀等特征,对此在实际生活中应用范围较为广阔。在现阶段的发展世界范围中可以进行PAN基碳纤维生产厂家的总生产能力虽然较高,但是在实际生活中世界碳纤维需求每年以13%的速度在迅猛增长,据预测,PAN基碳纤维在2018年的全球续需求量将达到110kt。碳纤维作为一种关键性材料,是今后国家需求的一种高线技术欣慰品种,这也是我国新材料行业研发的重点。
所谓的碳纤维就是含碳量高于90%的无机高分子纤维,其中其整体含碳量高于99%的可以称之为石墨纤维。碳纤维有着极强的轴向强度以及模量,其无需蠕变,有着较强的疲劳性以及纤度,其一具有较强的耐高温、腐蚀、导电以及传热等相性能,集多种优势为一身;但是在实际中也可以发现其耐冲击性相对较差,容易出现各种损伤性问题,在一些强酸的影响之下会出现氧化等问题,在与一些金属复合的时候也会出现金属碳化。渗碳以及电化学腐蚀等问题,对此在实际中改变下要对其进行表面的处理。
通过一些含有碳的有机纤维,将其与塑料树脂进而融合,然后再放在一些惰性气体之中,在特定的压强之下对其进行加热就会碳化相处碳纤维新型纤维材料。这些碳纤维复合型材料具有较强的抗拉强度以及抗变形能力,同时其化学成分也较为稳定,其耐腐蚀性能较高、纤维密度相对较低,有着耐高温以及低温能力强等较为显著的优势。在实际中碳纤维可以在一些绝热保温要求较高的领域中应用。
在实际中,PAN基碳纤维的制造主要可以分为两个步骤开展,首先就是通过丙烯睛(AN)单体进行PAN原丝的制造,其次主要工作流程与纺织中的PAN纤维生产模式较为相似;然后就是对PAN原丝进行预氧化以及碳化处理,预氧化处理的主要目的就是通过PAN自身的线性分子链,将其转换为一种具有耐热特征的梯形结构,让其可以在高温碳化过程中不容不燃,进而保持一个较为稳定的纤维状态。
其碳化过程是整个碳纤维形成的重要流程,在实际中可以有效的去除纤维中含有的氧元素、氮元素以及相关元素,然后在对其进行表面处理,通过干燥上浆方式就可以获得具有一定金属光泽的PAN基碳纤维产品。
PAN原丝的制备在碳纤维中的作用较大,基于纺丝模式的不同可以将其分为湿法、干法、干湿法以及熔融法等相关模式,在实际中主要通过NaSCN,ZnCl2、HN03,DMF等试剂作为其主要的纺丝溶剂,其中通过DMSO作为主要溶剂的制造工艺在实际中技术相对较为成熟、其产品质量相对较为稳定、整个原料以及能源消耗相对较低,在实际中的污染物排放相对较少,有着较为显著的经济效益,可以说是今后PAN原丝生产的主要加工模式。
阅读延伸:《碳纤维复合材料采用环氧树脂基体的优势》