在PAN法制备CF工艺中进行预氧化、碳化和石墨化的原因?

碳纤维

PAN原丝的预氧化处理预氧化的目的就是为了防止原丝在碳化时熔融,通过氧化反应使得纤维分子中含有羟基、羰基,这样可在分子间和分子内形成氢键,从而提高纤维的热稳定性。预氧丝的碳化预氧丝的碳化一般是在惰性气氛中,将预氧丝加热至1000一1800℃,从而除去纤维中的非碳原子(如H、O、N等)。生成的碳纤维的碳含量约为95%。

碳化过程中,未反应的聚丙烯腈进一步环化,分子链间脱水、脱氢交联,末端芳构化生成氨。随着温度的进一步升高,分子链间的交联和石墨晶体进一步增大。PAN的石墨化石墨化过程是在高纯度惰性气体保护下于2000—3000℃温度下对碳纤维进行热处理。

碳纤维经石墨化温度处理后,纤维中残留的氮、氢等元素进一步脱除,碳一碳重新排列,层面内的芳环数增加,层片尺寸增大,结晶态碳的比例增加。

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