碳纤维预氧化过程中的物性变化

　　碳纤维是用聚丙烯腈纤维、沥青纤维、酚(phenol)醛(aldehyde)纤维为原料制造而成的，其中最重要的两个步骤是预氧(Oxygen)化和石墨(化学式C )化，这是为了筛除纤维原料中除碳以外的杂质，让它的含碳量最终达到95%以上。碳纤维复合材料在复合材料大家族中，纤维增强材料一直是人们关注的焦点。自玻璃纤维与有机树脂复合的玻璃钢问世以来，碳纤维、陶瓷纤维以及硼纤维增强的复合材料相继研制成功，性能不断得到改进，使其复合材料领域呈现出一派勃勃生机。下面让我们来了解一下别具特色的碳纤维复合材料。本文小编要和大家说的是碳纤维预氧化（oxidation)过程(guò chéng)中的物性变化。

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  　　1、牵引与收缩。在预氧(Oxygen)化过程(guò chéng)中，会出现两类收缩：物理收缩和化学收缩。在热氧化环境中，大分子链的布朗热运动要加快，链段或链节要解取向，出现更多的构象，使其处于热力学稳定（解释:稳固安定；没有变动)状态。这种物理收缩大多发生在200℃以下，需加张力抑制收缩，否则纤维疏松而没有强力。即使实施牵伸措施（指针对问题的解决办法)，仍然存在一定程度的解取向。   　　2、温度和温度梯。温度和温度梯度的设置是预氧化的主要工艺参数，备受人们的关注。目前大致分为两大类型，一是低温慢速预氧化，二是高温快速预氧化。在20世纪90年代，大多采用低温慢速，而目前大多采用高温快速法。在200℃之前，纤维主要发生物理过程，200℃之后，主要发生化学反应。   　　3、纤维强度（strength)的下降。在预氧化过程中，随着预氧化进行原丝的拉伸强度逐步（step by step)下降，这是因为侧链氰基转化为梯形结构，使大分子链之间的内聚能高密度（单位:g/cm3或kg/m3)显著（striking）下降，再加之大分子链的热解，致使拉伸强度下降。拉伸强度的下降的程度取决于芳构化指数。一般来说，预氧化处理(chǔ lǐ)后，纤维的拉伸强度几乎降到原来的一般。这不要紧，因为在后面的工序中会提升强度。   　　4、密度的变化。随着预氧化反应的发生，纤维密度逐步提高。原因主要有一下几个：

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　　①氢的包含比重逐步（step by step)下降(descend)，结合氧(Oxygen)量逐步增加，分子量较大的元素氧逐步取代分子量轻的氢；
　　②分子的线长度缩小，致使密度（单位:g/cm3或kg/m3)提高；
　　③牵伸力使纵向伸长和径向收缩，促进了密度的提高；
　　④分子间的交联或缩聚使分子间的次价键力转变为价键力。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。碳纤维制品由于碳纤维拥有极高的材质特性，因此碳纤维制品的强度大，硬度高，远超过同体积同重量的金属材质。因此，碳纤维制品在航空、航海、军工等高科技工业领域有着广泛的应用。也正是因为如此，此前世界上碳纤维技术发达的国家（美国、德国、日本、韩国），对于向中国输出碳纤维产品和技术，保持着极其谨慎的态度。即使在目前，我国碳纤维以及碳纤维制品的进口，还受到发达国家的严格控制。   　　预氧(Oxygen)化（oxidation)是虽然只是碳(C)纤维制造过程(guò chéng)中的一个步骤（procedure)，但涉及的网站内容知识(zhī shí)也很多，关于聚丙烯腈基碳纤维预氧化的全过程，有兴趣的话可以看看这篇文章，想了解(Find out)更多碳纤维的内容请关注官网，我们会定期更新相关(related)内容。   　　 123456