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淺析PAN碳?xì)值奶蓟笆に?/h1>
- 作者:普向
- 發(fā)布時(shí)間:2022-11-23 19:46
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PAN基碳纖維的制備過(guò)程復(fù)雜,關(guān)鍵步驟主要包括:聚合、紡絲、預(yù)氧化,碳化和石墨化。下面為大家?guī)?lái)PAN碳?xì)值奶蓟笆に?/strong>。
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高溫碳化是碳纖維制備過(guò)程中的一個(gè)主要階段,一般是在高純度的惰性氣體保護(hù)下將PAN基碳纖維加熱至1100~1600℃以除去其中的非碳原子,轉(zhuǎn)化為具有亂層石墨結(jié)構(gòu)的碳纖維。
高溫碳化過(guò)程中PAN纖維聚合物結(jié)構(gòu)向多晶碳結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變,梯形聚合物間進(jìn)行進(jìn)一步交聯(lián),從某種意義上說(shuō),高溫碳化爐的工藝決定了纖維最終的強(qiáng)度和模量。碳化溫度、碳化時(shí)間和牽伸力成為影響PAN基碳纖維碳化過(guò)程的主要因素。
一般來(lái)講,在一定碳化溫度范圍內(nèi)碳纖維的強(qiáng)度、模量和密度均隨碳化溫度的提高而增加。牽伸力的施加有利于石墨層沿纖維軸向排列,提高纖維的強(qiáng)度和模量。此外,碳化過(guò)程中由于熱裂解產(chǎn)生的氣體和液體容易在纖維內(nèi)部形成孔隙裂紋,同時(shí)也會(huì)導(dǎo)致纖維間的黏連,因此如何排除熱分解產(chǎn)物成為碳化的關(guān)鍵技術(shù)。
目前一般可通過(guò)在碳化前對(duì)PAN預(yù)氧化纖維進(jìn)行化學(xué)預(yù)處理,或是在碳化過(guò)程中加入反應(yīng)試劑,抑制其裂解產(chǎn)物的生成。
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石墨化通常在惰性氣體氣氛下進(jìn)行,其溫度為1500~3000℃,由于N2在溫度高于2000℃時(shí)會(huì)變成活性分子且與碳原子反應(yīng)生成氰基,因此一般選用更為穩(wěn)定的惰性氣體。研究發(fā)現(xiàn)同樣的碳化PAN纖維進(jìn)行石墨化時(shí),溫度對(duì)其碳纖維性能的影響最大。當(dāng)處理溫度為1600~1900℃時(shí),所得碳纖維的抗拉強(qiáng)度達(dá)到3.5GPa以上;如處理溫度超過(guò)2500℃,則所得碳纖維的楊氏模量超過(guò)300GPa。
此外,在碳化PAN中加入一些金屬氧化物(如V2O5、Mo O3等)或在石墨化時(shí)將硼蒸汽通入都對(duì)碳纖維微晶的生長(zhǎng)有利,可以降低其石墨化溫度。也有報(bào)道指出在石墨化過(guò)程中將碳纖維通過(guò)一定的電流可有利于微晶生長(zhǎng)的規(guī)整性。
以上就是關(guān)于PAN碳?xì)值奶蓟笆に嚨娜績(jī)?nèi)容了,希望您的閱讀!
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