碳纖維的聚合試驗

寺西伸秀、佐騰宏等人選用二丙酮丙烯酰胺與丙烯腈共聚的樹脂紡制的原絲，經(jīng)氧化碳化后可得到拉伸強度為5.83～8.74GPa的碳纖維。碳纖維型材具有許多優(yōu)良性能，碳纖維的軸向強度和模量高，密度低、比性能高，無蠕變，非氧化環(huán)境下耐超高溫，耐疲勞性好，比熱及導(dǎo)電性介于非金屬和金屬之間，熱膨脹系數(shù)小且具有各向異性，耐腐蝕性好，X射線透過性好。良好的導(dǎo)電導(dǎo)熱性能、電磁屏蔽性好等。寺西伸秀用乙烯基吡咯烷酮與丙烯腈共聚的樹脂經(jīng)紡絲、氧化跟碳化后，可制得拉伸強度6.80GPa的碳纖維。共聚單體可增加一種也可采取兩種，如甲基丙烯酸/甲基丙烯酸酯，衣康酸/甲基丙烯酸酯。在這些共聚單體中衣康酸是較好的抉擇，這可能是因為它含有兩個羧基的起因。

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  不僅共聚單體的品種不同對原絲的牢固化、碳化工藝跟終極的碳纖維機能有影響，共聚單體的用量對這些工藝也有影響。碳纖維制品由于碳纖維擁有極高的材質(zhì)特性，因此碳纖維制品的強度大，硬度高，遠超過同體積同重量的金屬材質(zhì)。因此，碳纖維制品在航空、航海、軍工等高科技工業(yè)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。也正是因為如此，此前世界上碳纖維技術(shù)發(fā)達的國家（美國、德國、日本、韓國），對于向中國輸出碳纖維產(chǎn)品和技術(shù)，保持著極其謹慎的態(tài)度。即使在目前，我國碳纖維以及碳纖維制品的進口，還受到發(fā)達國家的嚴格控制。個別來說，隨著共聚單體含量的增加，牢固化時光縮短，終極的碳纖維機能進步。然而共聚單體含量增加，碳纖維收率降落。依據(jù)眾多研究者的實驗得出這樣的結(jié)果，對酸類共聚體，含量在2%～5%范疇內(nèi)比較適合，含量超過5%，環(huán)化速度太快，會引起大分子鏈的
斷裂，甚至使終極的碳纖維的機能劣化。碳纖維復(fù)合材料經(jīng)過一系列熱處理轉(zhuǎn)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(yōu)異的新材料，具有碳材料的固有本性特征，又兼?zhèn)浼徔椑w維的柔軟可加工性，是新一代增強纖維。
  
  除了共聚體組成外，抉擇好的引發(fā)劑也十分重要。三菱化成的岡田泰夫選用H2O2跟d-或l-抗壞血酸造作引發(fā)劑，使大分子末端引入-OH，并可增進氰基環(huán)化，既可縮短氧化時光，也能制得拉伸強度達到5.2GPa的碳纖維。  
  另外，在紡絲溶液中加人增進架橋反應(yīng)的增加劑，如在紡絲液中加人2%的苯胺，紡制成的原絲可制得拉伸強度為5.44GPa的碳纖維。