PAN基碳纤维生产过程是怎样的？

作者：普向
发布时间：2021-09-27 12:00
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随着工业生产的不断发展，对产品的质量与性能要求在不断地提高，尤其是在航空航天、军工、医疗、轨道交通等领域，PAN基碳纤维强度刚度都能满足使用性能的要求，甚至可以代替钢材、铝合金等金属材料，成为排名第二的世界高性能纤维材料。那么PAN基碳纤维生产过程是怎样的呢？下面就来为大家介绍下。

1、纺丝

聚丙烯腈以水溶剂制得15%的纺丝液，水溶剂一般为硫氰酸钠或硝酸、二甲基亚砜等，经过湿法纺丝或者干喷纺丝等纺丝工艺既可制得PAN原丝。制得的PAN原丝于纬织机中织成布。

2、预氧化处理

预氧化处理分两段进行，聚丙烯腈纤维布先在催化剂存在于200~220℃及张力状态条件下用空气（或氧化）进行氧化处理10~30min，并在220~330℃及张力状态条件下继续氧化处理30~100min,使纤维的颜色逐渐由白变黄，最后变成铜褐色。预氧化处理中产生的废气由处理装置中排出，处理的纤维送炭化处理器进行炭化处理。

3、碳化处理

碳化过程在纯氮气流（或真空）保护下进行，经过低温碳化（300~1000℃）和高温碳化（1000~1800℃）转化成具有乱层结构的碳纤维。碳化过程中产生的氮氢分解气体及碳分解气体先后由炭化处理装置中排出，经炭化处理过的纤维送石墨处理器中进行处理。

4、石墨化处理

石墨化处理时采用碳管炉间歇生产，也可以用电流通过纤维，利用纤维自身的导电性能产生热量进行连续处理。石墨化过程是在惰性气体（氩气）保护下进行的，在2000~3000℃高的热处理温度下牵伸石墨化。

5、浸润处理

石墨化处理所得碳纤维经过检验后送环氧树脂处理浴用稀环氧树脂进行溶液浸润处理，使得到的单向无纬碳纤维布具有良好的横向粘接性，便于使用时操作。处理过的无纬布进入溶剂干燥器使溶剂蒸发，然后再经无损伤检验即得成品碳纤维。

以上就是关于PAN基碳纤维生产过程的全部内容了，碳纤维复合材料经过几十年的发展，从最初只用于航天航空、军事等高端领域到现在民用领域的应用也越来越广泛。