碳纤维的稳定化

PAN纤维是线性高分子，它的耐热性较差，将它放在高温下热处理睬分解，不会得到碳纤维。碳纤维复合材料经过一系列热处理转化而成，含碳量高于90%的无机高性能纤维，是一种力学性能优异的新材料，具有碳材料的固有本性特征，又兼备纺织纤维的柔软可加工性，是新一代增强纤维。碳纤维复合材料如耐高温、耐摩擦、导电、导热及耐腐蚀等，但与一般碳素材料不同的是，其外形有显著的各向异性、柔软、可加工成各种织物，沿纤维轴方向表现出很高的强度。碳纤维比重小，因此有很高的比强度。若在温度较低的含氧气氛中加热PAN纤维，气氛中的氧会增进PAN线性分子结构产生变更，生成带有共轭环的梯形结构，进步了PAN的热牢固性，使其能经得起高温碳化处理，得到碳纤维，这就是牢固化的目标。牢固化是CF制备进程中的十分要害的步骤，它很大水平上决定了CF的结构跟机能。 内容来自123456

  
  牢固化是在牢固化炉中进行，在含氧气氛中缓慢加热，升温速度处理时光及终极处理温度要依据PAN组成、纤度等严格把持。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。个别升温速度在1～2℃·min-1, 为了使纤维中形成的梯形结构进一步取向，在牢固化阶段须要施加张力。牢固化进程中产生了庞杂的化学反应，包含环化降解、脱氢、氧化反应等。脱氢反应在环化反应前跟环化反应后都将连续进行。随着这些化学反应的进行，PAN纤维色彩由白变黄，再变成棕黑色。转变色彩的一种观点认为是热处理进程中PAN纤纤维结构变更的结果，另一种观点认为是含有C=N双键的梯形结构形成的结果。牢固化进程中产生的反应大局部是放热反应，例如脱氢跟环化的热焓分辨为-242.67KJ·mol-1跟-58KJ·mol-1. 123456