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聚丙烯腈基碳纖維的預(yù)氧化過程

　　聚丙烯腈是制造碳纖維原絲的重要資料之一，當(dāng)初，將近90%的碳纖維是用聚丙烯腈纖維制造的。碳纖維制品擁有極高的材質(zhì)特性，因此碳纖維制品的強度大，硬度高，遠(yuǎn)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(dá)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(jǐn)慎的態(tài)度。即使在目前，我國碳纖維以及碳纖維制品的進(jìn)口，還受到發(fā)達(dá)國家的嚴(yán)格控制。預(yù)氧化是制造進(jìn)程中十分重要的一個環(huán)節(jié)，它能使線型分子鏈轉(zhuǎn)化為耐熱的梯型結(jié)構(gòu)，而在高溫炭化時不熔不燃，堅持纖維狀況，從而得到高品質(zhì)的碳纖維。下面就具體來講一下。 123,123

 

在預(yù)氧化進(jìn)程中，聚丙烯腈纖維色彩從白經(jīng)黃、棕色的變更之后，逐步變黑，表明其內(nèi)部產(chǎn)生了龐雜的化學(xué)反應(yīng)。碳纖維制品擁有極高的材質(zhì)特性，因此碳纖維制品的強度大，硬度高，遠(yuǎn)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(dá)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(jǐn)慎的態(tài)度。即使在目前，我國碳纖維以及碳纖維制品的進(jìn)口，還受到發(fā)達(dá)國家的嚴(yán)格控制?；瘜W(xué)反應(yīng)有這樣多少種：環(huán)化反應(yīng)、脫氫反應(yīng)跟氧化反應(yīng)。未環(huán)化的聚合物鏈或環(huán)化后的雜環(huán)均可因為氧的作用而產(chǎn)生脫氫反應(yīng)。除了脫氫之外，同時氧還直接被結(jié)合到預(yù)氧絲的結(jié)構(gòu)中去。若纖維被充分預(yù)氧化的話，預(yù)氧絲中含氧甚至可高達(dá)16%~23%，但個別來說，要把持在6%~12%之間，太多了不好。

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在預(yù)氧化進(jìn)程中放熱反應(yīng)是最重要的反應(yīng)，放熱總量最高可能達(dá)到1000kca/kg,這些熱量必須立刻消散掉，不然溫度過高的話會導(dǎo)致纖維斷裂，全部制造進(jìn)程也算是失敗了。碳纖維制品擁有極高的材質(zhì)特性，因此碳纖維制品的強度大，硬度高，遠(yuǎn)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(dá)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(jǐn)慎的態(tài)度。即使在目前，我國碳纖維以及碳纖維制品的進(jìn)口，還受到發(fā)達(dá)國家的嚴(yán)格控制。所以這是個很要害的技巧問題。在預(yù)氧化進(jìn)程中還會有較大的熱緊縮反應(yīng)，一種起因是聚丙烯腈原絲自身的緊縮反應(yīng)，還有一種起因是環(huán)化進(jìn)程中產(chǎn)生化學(xué)緊縮。為了用聚丙烯腈原絲制得機(jī)能更好的碳纖維，要堅持好分子主鏈結(jié)構(gòu)對纖維軸的擇優(yōu)取向，氧化進(jìn)程中還必須對纖維施加張力，履行多段拉伸。

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