碳纖維的穩定化

PAN纖維是線性高分子，它的耐熱性較差，將它放在高溫下熱處理睬分解，不會得到碳纖維。碳纖維復合材料經過一系列熱處理轉化而成，含碳量高于90%的無機高性能纖維，是一種力學性能優異的新材料，具有碳材料的固有本性特征，又兼備紡織纖維的柔軟可加工性，是新一代增強纖維。碳纖維復合材料如耐高溫、耐摩擦、導電、導熱及耐腐蝕等，但與一般碳素材料不同的是，其外形有顯著的各向異性、柔軟、可加工成各種織物，沿纖維軸方向表現出很高的強度。碳纖維比重小，因此有很高的比強度。若在溫度較低的含氧氣氛中加熱PAN纖維，氣氛中的氧會增進PAN線性分子結構產生變更，生成帶有共軛環的梯形結構，進步了PAN的熱牢固性，使其能經得起高溫碳化處理，得到碳纖維，這就是牢固化的目標。牢固化是CF制備進程中的十分要害的步驟，它很大水平上決定了CF的結構跟機能。 內容來自123456

  
  牢固化是在牢固化爐中進行，在含氧氣氛中緩慢加熱，升溫速度處理時光及終極處理溫度要依據PAN組成、纖度等嚴格把持。碳纖維制品就是指以碳纖維預浸布為原材料，通過不同的加工方法，加工成為能夠滿足使用要求的材料制品。個別升溫速度在1～2℃·min-1, 為了使纖維中形成的梯形結構進一步取向，在牢固化階段須要施加張力。牢固化進程中產生了龐雜的化學反應，包含環化降解、脫氫、氧化反應等。脫氫反應在環化反應前跟環化反應后都將連續進行。隨著這些化學反應的進行，PAN纖維色彩由白變黃，再變成棕黑色。轉變色彩的一種觀點認為是熱處理進程中PAN纖纖維結構變更的結果，另一種觀點認為是含有C=N雙鍵的梯形結構形成的結果。牢固化進程中產生的反應大局部是放熱反應，例如脫氫跟環化的熱焓分辨為-242.67KJ·mol-1跟-58KJ·mol-1. 123456