聚丙烯腈(PAN)基碳纤维复合材料

合集下载

聚丙烯腈(PAN)基碳纤维复合材料

生产工艺改进
针对PAN基碳纤维复合材料生产过程中存在的能耗高、污染重等问题，研究者们不断改进生产工艺，提高生产效率和环保性。
未来发展趋势预测与挑战分析
高性能化
未来PAN基碳纤维复合材料将继续向高性能化方向发展，以满足高端应用领域对材料性能的更高要求。
绿色环保
随着环保意识的提高，PAN基碳纤维复合材料的绿色生产将成为未来发展的重要趋势，包括采用环保原料、优化生产工艺等。
耐疲劳性
碳纤维复合材料具有良好的耐疲劳性能，能够承受长期的交变载荷作用。
热稳定性及耐候性评估
热稳定性
PAN基碳纤维在高温下能够保持较好的稳定性，不易发生热分解或氧化反应。
耐候性
碳纤维复合材料具有良好的耐候性能，能够抵抗紫外线、酸雨等自然环境的侵蚀。
耐腐蚀性
由于碳纤维的化学稳定性较高，因此它对于多种化学物质都具有良好的耐腐蚀性。
汽车工业领域应用
轻量化
碳纤维复合材料具有密度小、比强度高、比模量高等优点，是实现汽车轻量化的理想材料，可用
于车身、底盘等结构件。
安全性
碳纤维复合材料在碰撞时能够吸收大量能量，提高汽车的安全性。
舒适性
碳纤维复合材料具有良好的阻尼性能，能够降低汽车行驶过程中的振动和噪音，提高乘坐舒适性。
体育器材领域应用
聚丙烯腈(PAN)基碳纤维复合材料的制备工艺主要包括原丝制备、预氧化、碳化、石墨化等步骤，通过控制工艺参数可以得到不同性能的复合材料。
聚丙烯腈(PAN)基碳纤维复合材料在航空航天、汽车、体育器材、建筑等领域具有广泛的应用前景，如飞机结构件、汽车轻量化部件、高性能运动器材等。
02
CATALOGUE

聚丙烯腈(PAN)基碳纤维复合材料及其在大飞机上的应用

聚丙烯腈（PAN）基碳纤维复合材料及其在大飞机上的应用徐志鹏北京化工研究院摘要自2007年国务院公布国产大飞机战略以来，这一领域的发展获得了持续的关注。

然而当今的国际大飞机市场被波音和空客两大公司所垄断，国产大飞机想要赢得市场面临多方面的挑战，其中之一就是高性能复合材料的应用。

聚丙烯腈基碳纤维复合材料诞生五十多年以来，发展迅猛，已经从传统的航空航天领域逐渐向汽车、风电等领域拓展市场，未来市场潜力巨大。

而目前中国仅能生产相当于T300,T700性能的碳纤维，不仅无法满足国产大飞机的材料需求，而且该领域的技术短板也限制了很多行业的发展。

本文在综合了前人研究成果的基础上，介绍了碳纤维的发展历程，PAN基碳纤维的关键技术和碳纤维复合材料在商用大飞机上的应用情况。

笔者认为，有市场竞争力的国产大飞机必须大量使用高质量的碳纤维复合材料，而突破PAN基碳纤维复合材料技术壁垒的关键在于生产高质量的碳原丝，其技术突破点在于干喷湿纺和凝胶纺丝生产技术的掌握与改进。

关键字：PAN基碳纤维，大飞机，碳原丝，干喷湿纺, 凝胶纺丝ABSTRACTLarge Plane Project has been fascinating Chinese public for years since its first announcement by State Council in 2007. China-made large plane is now facing varieties of challenge, while Boeing and Airbus are on the monopoly of market, one of the main challenge is the application of carbon fiber composite material. PAN based carbon fiber composite has witnessed a boost since it’s born in the past 50years, and now is expanding its application from space project to automobile and wind power generation projects. Carbon fiber industry in China cannot satisfy the demand of large plane project and many other industrial demands, because we can only made carbon fiber as well as T300 and T700 by our self. This article introduced the history of carbon fiber, key technology of PAN based carbon fiber and how PAN based carbon fiber is used in commercial large aircrafts. The author of this article believes the China-made large plane must use plenty of carbon fiber based composite to win the market and the key technology we need to break through is dry-wet spinning and gel spinning technique to make high performance PAN-based carbon fiber precursor.Key words: PAN based carbon fiber, large plane, carbon fiber precursor前言国产大飞机战略自发布以来，引发了广泛的关注。

PAN碳纤维

东邦Tenax：对其PAN原丝和碳纤维生产工艺和技术进行了重大创新，使生产效率提高 10～100倍。
东丽：丙烯腈（AN）与依糠酸（IA）在DMSO溶剂中进行溶液聚合时，加入少量平均相对分子质量（Mz）约为580万的PAN然后将该聚合液通入氨气制成纺丝原液制得直径为2.1μm、强度为7.2 GPa、模量为470GPa、抗压缩强度为1.6 GPa的超级碳纤维。
，是钢的7~9倍
。抗拉伸模量在 23000~43000M pa亦远高于钢。
基碳纤维密度在
1.75~1.93g/cm3 之间。
国际形势
PAN的选用
聚丙烯腈（PAN）在1961年通过Shindoin首次被认定作为碳纤维合适的前驱体。 PAN的结构
PAN的影响因素： a、PAN纤维分子易于沿纤维轴取向； b、碳化收率（1000℃~1500℃）为50%~55%; c、在脱除碳以外的杂原子时其骨架结构很少破坏; d、在180℃附近存在塑性，便于纺丝后的改性处理和经受高温碳化处理。丙烯腈（AN）可以聚合本体聚合，悬浮液聚合，溶液聚合，并在乳液通过将自由自由基，离子或原子转移自由基聚合。
聚丙烯腈基（PAN）碳纤维复合材料
班级：11031101材料化学姓名：黄洛玮学号：1103860621
PAN碳纤维介绍
PAN的选取原因 PAN碳纤维的制备
PAN碳纤维的前景及国际形势
碳纤维复合材料
碳纤维是一种以聚丙烯腈（PAN）、沥青、粘胶纤维等人造纤维或合成纤维为原料，经预氧化、碳化、石墨化等过程制得含碳量达90%以上的无机纤维材料。
美国Hexcel公司
中国的碳纤维发展速度有待提高，需要我们继续不懈的努力
参考文献：
CarbonFibers:PrecursorSystems,Processing,Structure,and Properties.---------------------ErikFrank,LisaM.Steudle,DenisIngildeev,JohannaM.Spç rl,and MichaelR.Buchmeiser*

聚丙烯腈基碳纤维性质及其性能方面研究

聚丙烯腈基碳纤维性质及其性能方面研究王立楠100201班摘要:汇述了碳纤维应用领域、世界碳纤维市场、世界碳纤维制造、聚丙烯腈（PAN）基碳纤维生产商与制造工艺以及中国碳纤维发展现状与趋势，尤其近年来在大飞机重大专项的牵引下，我国各地争上千吨级碳纤维项目，而形成“碳纤维热”。

同时，为缩小与国外先进水平的较大差距，提出“突破PAN原丝关键技术瓶颈，避免重复引进和重复研究，加快提升自主创新能力”3项发展建议。

关键词:碳纤维；应用领域；市场需求；产能；生产Study on polyacrylonitrile based carbon fiber properties and performanceLi’nan Wang class:100201Abstract: The carbon fiber application fields, world’s market, capacities of foreign producers and their extending plan, production technologies and the development situation & trend of carbon fiber in China are illustrated, especiallyin the drawing of China’s big airplane important project, several 1 000 t/a carbon fiber programs were constructed all over the country, forming “overheat”in carbon fiber in recent years. In the same time, three suggestions are put forward in order to shorten the distances with foreign companies, they are “making a breakthrough at the bottleneck of PAN precursor key technologies, avoiding the repeated imports of foreign equipment and re -searches, accelerating and raising the ability of innovation ”.Key words: carbon fiber; application territory; market demand; production capacity; advance1、聚丙烯腈（PAN）基碳纤维的用途PAN碳纤维是军事工业用量大、使用面广、地位极为重要的关键性高性能纤维材料，是各类军用高强、高模、高强高模型复合材料的原料及技术基础。

聚丙烯腈基碳纤维及其应用

PAN基碳纤维及其应用（南通大学纺082 0815012038 朱琴）摘要：聚丙烯腈基碳纤维是一种力学性能优异的新材料，在航空、航天、建筑、体育、汽车、医疗等领域得到广泛的应用。

本文简要介绍了PAN基碳纤维的结构、性能、制备、碳纤维的应用领域以及面临的挑战，并对未来发展提出了一些建议。

关键词：PAN基碳纤维、结构、性能、制备、应用、挑战碳纤维可分别用聚丙烯腈纤维、沥青纤维、粘胶丝或酚醛纤维经碳化制得，其中的聚丙烯腈(PAN)基碳纤维用途最广、用量最大、发展最为迅速，在碳纤维生产中占有绝对优势。

目前世界主要PAN基碳纤维生产厂家的总生产能力已达到3．65万t的规模，仅次于劳纶，跃居世界高性能纤维的第2位。

碳纤维足军民两用新材料，是我国目前乃至今后相当长一段时间内鼓励优先发展的高科技纤维之一，也是国家迫切需要短期内突破的高新技术纤维品种。

随着近年来我国对碳纤维的需求量日益增长，碳纤维已被列为国家化纤行业重点扶持的新产品，成为国内新材料产业研发的热点。

一、PAN基碳纤维的结构聚丙烯腈基碳纤维是以聚丙烯腈纤维为原料制成的碳纤维，主要做复合材料的增强体。

碳纤维是由片状石墨微晶沿纤维轴向方向堆砌而成的所谓“乱层”结构，通常也把碳纤维的结构看成由两维有序的结晶和孔洞组成，其中孔洞的含量、大小和分布对碳纤维的性能影响较大。

碳纤维各层面间的间距约为 3.39～3.42Å，各平行层面间的各个碳原子，排列不如石墨那样规整，层与层之间借范德华力连接在一起。

二、PAN基碳纤维的性能碳纤维有通用型（GP）、高强型（HT）、高模型（HM）、高强高模（HP）等多种规格。

见表1表1 碳纤维的规格与性能规格高强型HT 高模型HM 通用型GP 高强高模型HP 直径/μm 7 5~8 9~182.5~4.5 2.0~2.8 0.78~1.03.0~3.5强度/（×103Mpa）2.0~2.43.5~7.0 3.8~4.0 4.0~8.0模量/（×103Gpa）伸长/% 1.3~1.8 0.4~0.8 2.1~2.5 0.4~0.5比重/（g/cm3） 1.78~1.96 1.40~2.00 1.76~1.82 1.9~2.1碳纤维有如下的优良特性：①比重轻、密度小；②超高强力与模量；③纤维细而柔软；④耐磨、耐疲劳、减震吸能等物理机械性能优异；⑤耐酸、碱和盐腐蚀，可形成多孔、表面活性、吸附性强的活性炭纤维；⑥热膨胀系数小，导热率高，不出现蓄能和过热；高温下尺寸稳定性好，不燃，热分解温度800℃，极限氧指数55；⑦导电性、X射线透过性及电磁波遮蔽性良好；⑧具有润滑性，不沾润在熔融金属中，可使其复合材料磨损率降低；⑨生物相容性好，生理适应性强。

聚丙烯腈(pan)基碳纤维生产工艺

聚丙烯腈(pan)基碳纤维生产工艺聚丙烯腈（PAN）基碳纤维是制备高品质碳纤维的主要原料之一。

该纤维具有高强度、高模量、高导电性和优异的耐高温性能，被广泛应用于高端航空、航天、汽车和体育器械等领域。

本文将介绍PAN基碳纤维的生产工艺。

1. 原料准备根据生产工艺要求，选择合适的聚丙烯腈原料。

将原料进行初步处理，去除杂质和水分，以确保生产过程中的纤维质量。

2. 聚合反应将经过准备的聚丙烯腈原料溶解在适当的溶剂中，加入聚合催化剂和其他添加剂，进行聚合反应。

反应温度和时间、反应条件等要求均需严格控制，以确保聚合品质量和纤维性能。

3. 细纤化将聚合物溶液经过细纤化处理，使聚合物分子链排列有序，形成纤维形态。

细纤化方法有湿法和干法两种，其中湿法多使用纺丝机或旋转杯法，而干法则多采用气流旋转杯法。

4. 洗涤和脱水将细纤化后的纤维进行多次洗涤，以去除残留的溶剂和其他杂质。

洗涤后进行脱水处理，以去除水分，为后续的碳化步骤做好准备。

5. 碳化将经过脱水处理的PAN基纤维置于高温炉中进行碳化。

碳化温度和碳化速率对纤维质量和性能有着极大的影响，要根据产品要求进行合理的控制。

6. 热处理将碳化后的纤维再次进行高温热处理，使其内部结构进一步改善，提高其力学性能和稳定性。

7. 修边和检测对制备完成的碳纤维进行修边处理，去除开口、裂纹等缺陷。

然后进行质量检测，检查其力学、热学、导电等性能是否符合要求。

8. 包装通过卷绕或缠绕等方式对碳纤维进行包装，以便于运输和使用。

总之，PAN基碳纤维生产工艺控制精度要求高，涉及多个关键步骤，每一个环节都需要精益求精，以确保产品质量和性能稳定。

在实际生产过程中，还需要根据产品品种和规格进行细致的调整和改进，以满足不同用户的需求。

聚丙烯腈基(PAN)碳纤维的性能、应用及相关标准

少的工程材料，同时在体育用品交通运输医疗器械和
土木建筑等民用领域也有着广泛应用。ＰＡＮ基碳纤维生产工艺简单，产品综合性能好．因而发展很快，产量占到
９％以上．成为最主要的品种。０
ｌ国内外聚丙烯腈基碳纤维的发展现状
１１国外发展现状．
进行了展望。
关键词：碳纤维；聚丙烯腈；标准
ＡｂｔａｔＰｓｒｃ：ＡＮ．ａｅｒｏｂｒｓａｎｗｔｒａｔｘｅｔｎｌｃａｉａｒｐｒｙＩａｅｎｅｔｎｉｅｙｂｓｄＣａｂｎｆｅｅｍａｅｉｌｈｅｃｐｉａｉｉｗｉｏｍｅｈｎｃｌｏｅｔ．ｔｓｂｅｘｅｓｖｌｐｈａｐｉｄｉｖａｉｎｐｃｌｈ，ｏｓｒｃ，ｐｒｓａｔｍｏｉ，ｍｅｉａｒａｍｅｔｅｃｆｅｄ．ｂｉｆｒｖｅｏｅｐｌｎａｉｔｏ，ｓａｅｆｇｔｃｎｔｔｓｏｔ，ｕｏｂｌｅｉｕｅｄｃｌｔｔｎ，ｔ．ｌｓＡｒｅｉｗｆｔｅｉｅｈｅｏｕｉｎａｄｃｒｅｔｓｔａｉｎｏｅＰＮ— ａｅｒＯｉｅｔｏｎｂｏｄｗｅｅｉｃｕｅ．ｕｔｅｍｏｅｔｅｖｌｔｎｕｒｎｉｔｆｔＡｂｓｄＣａｂｎｆｒａｍｅａｄａｒａｒｎｌｄｄＦｒｈｒｒ．ｈｏｕｏｈｂｈｐｅａａｉｎｓｒｃｕｅｅｆｒｎｅａｄｔｅａｐｉａｉｎａｅｆｔｅＰｒｐｒｔ．ｔｔｒ．ｐｒｏｍａｃｎｈｐｌｔｏｒａｏＡＮ．ａｅｒｏｂｒｗｅｅａｓｎｏｕｅ．ｏｕｃｈｂｓｄＣａｂｎｆｅｒｌｏｉｔｄｃｄｉｒＩｔｒｅａｅｔｎａｄｎｓｅｈｄｒｐｃｆａｌｘｒｓｅ．ｈｅｅｏｍｅｔｎｔｅｆｔｒｓｐｏｐｃｅ．ｎｅｒｌｔｄｓａｄｒｓａｄｔｔｔｏｓｅｍｗｅｅｓｅｉｃｌｅｐｅｓｄＴｅｄｖｌｐｎｕｅｗａｒｓｅｔｄｉｙｉｈｕ

聚丙烯腈基(PAN)碳纤维的性能应用及相关标准

聚丙烯腈基(PAN)碳纤维的性能\应用及相关标准作者：陈蓉蓉王莘蔚来源：《中国纤检》2010年第11期摘要聚丙烯腈基碳纤维是一种力学性能优异的新材料,在航空、航天、建筑、体育、汽车、医疗等领域得到广泛的应用。

本文简要介绍了国内外PAN基碳纤维的发展历程和现状,PAN基碳纤维的制备、结构、性能及碳纤维的应用领域,详细介绍了PAN基碳纤维相关标准及检测,并对未来发展进行了展望。

关键词:碳纤维;聚丙烯腈;标准Abstract: PAN-based Carbon fiber is a new material with exceptional mechanical property. It has been extensively applied in aviation, space flight, construct, sports, automobile, medical treatment, etc. fields. A brief review of the evolution and current situation of the PAN-based Carbon fiber at home and abroad were included. Furthermore, the preparation, structure, performance and the application area of the PAN-based Carbon fiber were also introduced. Interrelated standards and test methods were specifically expressed. The development in the future was prospected.Key words: Carbon Fiber;Polyacrylonitrile;Standard碳纤维是一种力学性能优异的新材料,它不仅具有碳材料的固有特性,又兼备纺织纤维的柔软可加工性,是新一代增强纤维。

高分子量聚丙烯腈pan粉末

高分子量聚丙烯腈pan粉末
高分子量聚丙烯腈（PAN）粉末是一种具有高分子量的聚合物粉末材料。

PAN是一种合成纤维原料，用于制造阻燃纤维、碳纤维和活性炭等材料。

高分子量PAN粉末具有以下特点：
1. 高分子量：具有较高的分子量，使其具有较好的强度和耐热性能。

2. 耐热性：PAN粉末具有较高的热稳定性，可在高温环境下保持其性能稳定。

3. 阻燃性：PAN粉末具有良好的阻燃性能，可用于制造阻燃材料，增加产品的安全性。

4. 可加工性：PAN粉末可通过热压、注塑等工艺进行成型加工，适用于不同的制造工艺。

高分子量PAN粉末在许多领域有广泛的应用，如航空航天、汽车工业、电子材料、阻燃材料等。

它可以制备各种高性能复合材料，如碳纤维增强复合材料，具有轻量化、高强度和高耐热性能，广泛用于航空航天、汽车和体育器材等领域。

此外，PAN粉末还可以用于制备活性炭材料，用于废水处理、空气净化等环境保护领域。

碳纤维生产原材料

碳纤维的生产原材料主要是聚丙烯腈（PAN）、石油沥青、粘胶纤维等有机高分子材料。

这些原材料在生产过程中经过特定的化学处理和物理加工，最终转化为碳纤维。

下面详细介绍这些原材料：
1. 聚丙烯腈（PAN）：是目前应用最广泛的碳纤维原丝材料。

它具有良好的成膜性和纺丝性能，能够制得高质量的原丝。

PAN基碳纤维具有良好的力学性能、耐化学腐蚀性和较低的成本。

2. 石油沥青：作为一种廉价的原料，沥青基碳纤维具有良好的热稳定性和成本效益。

但是，与PAN基碳纤维相比，其力学性能和化学稳定性相对较低。

3. 粘胶纤维：粘胶纤维也可以作为碳纤维的原材料，但它的应用相对较少，主要原因是其力学性能和耐化学性不如PAN。

在碳纤维的生产过程中，这些原材料首先经过制备成原丝，然后通过碳化、石墨化等工艺转化为碳纤维。

其中，碳化是将原丝在高温下进行氧化和碳化处理，去除原丝中的非碳元素，使其转化为碳元素。

石墨化则是在更高温度下，使碳纤维中的碳原子平面排列有序，从而提高碳纤维的力学性能。

碳纤维作为一种高性能的新材料，广泛应用于航空航天、体育用品、汽车、风电等领域，其优良的性能和逐渐降低的成本使得碳纤维在未来的应用前景十分广阔。

聚丙烯腈基(PAN)碳纤维复合材料

聚丙烯腈基（PAN）碳纤维复合材料2010136103徐铭华摘要:对PAN基碳纤维的发展历程、现状以及以其为增强体的复合材料进行了综述，并对PAN基碳纤维增强复合材料在航天领域的主要使用情况进行了介绍，最后对我国高性能碳纤维复合材料的现状及发展重点进行了探讨。

关键词:PAN基碳纤维;复合材料;航天领域;使用Abstract:In this article, the development of PAN-based carbon fiber, its character and composites reinforced by it is overviewed. The main application of carbon fiber reinforced composites on aerospace is also introduced here .Finally, the status and future development of PAN-based carbon fiber is discussed.Key words: PAN-based carbon fiber; composites; aerospace; application1.前言随着科技的发展和进步以及各国对空间光学遥感器的进一步需求，空间遥感器必然向高分辨率、长焦距、大口径、大视场、大体积而质量更轻的方向发展[1]，然而，发展质量更轻的空间光学遥感器，必须采用性能优异的轻质结构材料，碳纤维复合材料(CFRP)的使用是实现这一要求的最好途径之一。

CFRP是以树脂为基体，碳纤维为增强体的复合材料[2]碳纤维具有碳材料的固有本征特性，又有纺织纤维的柔软可加土性，是新一代军民两用的增强纤维。

它优异的综合性能是任何单一材料无法和其比拟的，现在己经成为先进复合材料的主要增强纤维之一。

CFRP是20世纪60年代中期崛起的一种新型结构材料，一经问世就显示了强大的生命力[3,4]。

聚丙烯腈(PAN)基碳纤维生产工艺

影响因素分析
纺丝过程中的影响因素包括纺丝液性质、喷丝头结构、拉伸条件、固化条件等。这些因素会影响原丝的形态结构、取向度、结晶度等，进而决定碳纤维的力学性能、热稳定性等。因此，在纺丝过程中需要对这些因素进行严格控制和优化。
预氧化与碳化工艺
04
预氧化过程及机理探讨
预氧化过程
将聚丙烯腈(PAN)纤维在空气或氧气中进行低温热处理，使其部分氧化，形成稳定的梯形结构。
机理探讨
预氧化过程中，PAN纤维中的氰基(-CN) 逐渐转化为羧基(-COOH)和酰胺基(CONH2)，同时伴随着分子链的交联和环化反应，从而形成耐热的梯形结构。
碳化过程及温度控制策略
碳化过程
在惰性气氛（如氮气）中，将预氧化后的纤维进行高温处理，使其进一步碳化，形成碳纤维。
温度控制策略
碳化过程中需要精确控制温度，通常采用多段升温的方式，以确保纤维在碳化过程中的结构稳定性和性能均匀性。
设备选型与生产线布
05
局设计
关键设备选型依据及参数设置
聚合釜
选择高效、节能、操作简便的聚合釜，其容量和搅拌速度等参数需根据生产规模和产品性能要求
确定。
纺丝机
选用具有高速、稳定、连续化生产能力的纺丝机，纺丝速度、温度、压力等参数对纤维性能有重要影响，需精确控制。
氧化碳化炉
选择能够实现高温、高压、气氛控制精确的氧化碳化炉，炉内温度、气氛组成和压力等参数是影响碳纤维性能的关键因素。
原因分析与追溯
针对不合格品进行原因分析，追溯问题根源，为后续改进措施提供依据。
纠正与预防措施
根据原因分析结果，制定相应的纠正和预防措施，防止类似问题再次发生。
持续改进与提升

聚丙烯腈基碳纤维增强热塑性复合材料成型工艺及应用

聚丙烯腈基碳纤维增强热塑性复合材料成型工艺及应用张超，黄勇（中国石化上海石油化工股份有限公司先进材料创新研究院，上海200540）摘　要：聚丙烯腈基碳纤维增强热塑性复合材料（PAN-CFRTP）因其优异的耐高温性能、刚韧平衡性能等特性，在汽车、医疗器械、航空航天、化工机械等领域被广泛使用。

主要介绍了上浆剂法、液相氧化法、等离子体法三碳纤维界面改性方法以及拉挤成型、缠绕成型、真空辅助成型三种CFRTP成型工艺。

最后通过介绍碳纤维增强尼龙（CF/PA）、碳纤维增强聚苯硫醚（CF/PPS）、碳纤维增强聚醚醚酮（CF/PEEK）三种复合材料的性能特点，说明CFRTP在市场中的巨大应用需求潜力，尤其在航空航天等高端领域。

关键词：聚丙烯腈；碳纤维；热塑性复合材料；界面改性；成型工艺中图分类号：TB 322 文献标识码：A 文章编号：2095-817X（2021）01-0059-005聚丙烯腈基碳纤维（PAN-CF）的制备分为聚丙烯腈原丝液的制备以及碳纤维的制备。

首先，聚合反应单体丙烯腈与加入的少量第二单体（如丙烯酸甲酯）和第三单体（如亚甲基丁二酸），以偶氮二异丁腈（AIBN）为引发剂，以二甲基亚砜（DMSO）或硫氰酸钠（NaSCN）为溶剂，通过共聚反应生成聚丙烯腈原丝液。

接下来，聚丙烯腈原丝液经过纺丝、预氧化、低温碳化、高温碳化、石墨化等工艺过程，得到含碳量大于90%的无机碳材料，即PAN-CF[1]。

PAN-CF的碳化收率能达到45%，高于其他几种原料（沥青、粘胶、酚醛等）制备的碳纤维。

PAN-CF成为如今生产应用研究最为广泛的碳纤维，得益于其生产工艺流程易控，成本较低。

碳纤维由于其独特的乱层石墨结构，高强高模，且耐高温、耐腐蚀。

一般来说，碳纤维主要是通过与热塑性、热固性树脂复合，通过一定的成型工艺制备得到复合材料，才能发挥其优异的综合性能。

热塑性树脂包括聚丙烯（PP）、聚酰胺（PA）、聚苯硫醚（PPS）、聚醚醚酮（PEEK）等。

聚丙烯腈(PAN)基碳纤维原丝油剂制备方法探究

学术论坛/ A c a d e m i c F o r u m聚丙烯腈（P A N)基碳纤维原丝油剂制备方法探究辛丙靖1,李鹏2(1.吉林化工学院资源与环境工程学院，吉林吉林132000;2.北华大学理学院，吉林吉林132013)摘要：聚丙烯腈（PA N)基碳纤维原丝油剂的研制是碳纤维材料研究的关键内容之一。

为了提高材料的性能，减少断丝、枯结等现象，采取对二甲基娃氧烷进行改性的方法制备油剂。

含破油剂的改性主要从3个方面入手,包括：氨基改性硅油、聚醚改性硅油和环氧改性硅油。

文章主要对这三类改性硅油的制备方法进行介绍。

关键词：碳纤维；氨基改性硅油；聚醚改性硅油；环氧改性硅油碳纤维材料作为21世纪最有价值的新型材料，不仅可以使产品的结构变得更为牢固，还能大幅度降低产品的质量，使产品更为轻巧。

因此在高端科技产品、航天、火箭等领域更加离不开碳纤维材料的支持。

在整个碳纤维的生产工艺中，最重要的一点就是如何选择聚丙烯腈（P A N)基碳纤维的助剂。

P A N基碳纤维原丝油剂是特殊的表面活性剂和硅油组成的。

原丝油剂可以减小碳纤维原丝的表面阻力，使原丝更顺滑，以达到生产出高强度，耐热好、集束性优，无毒无味、质地好的碳纤维材料。

因此碳纤维原丝油剂的研制是碳纤维材料研究的关键内容之一。

在碳纤维原丝油剂研究方面，目前研究最为成熟的主要是日本东丽及三菱公司。

早期的P A N原丝油剂主要采用不含硅油的化合物及其衍生物，常出现断丝、粘结的现象。

目前P A N原丝油剂多采用有机硅化合物和其他助剂进行复配的工艺。

例如东丽公司利用氨基改性硅油、聚醚改性硅油、环氧改性硅油及其他表面活性剂等组分，同时加入一些精细粒子来增加单丝的润滑性，提高油剂耐热性和分纤性能，进而提高产品性能。

像东丽公司这样在二甲基硅氧烷分子链上接上氨基、聚醚链、环氧基从而制成功能基改性的二甲基硅氧烷的研究较多。

本文主要从几类改性硅油的制备方法进行系统介绍。

1PAN基碳纤维原丝对油剂的要求油剂应用在P A N基碳纤维原丝的预氧化和低温碳化的过程中，起到防止粘连、顺滑和保护碳化时副产物对单丝的损害等作用。

pan基碳纤维生产的流程

pan基碳纤维生产的流程一、原料准备阶段在pan基碳纤维的生产过程中，最基本的原料就是聚丙烯腈（PAN）纤维。

首先，需要对PAN纤维进行预处理，包括去除杂质、切断成短纤维等。

然后，将处理后的PAN纤维进行浸渍，将其浸入预先配制好的聚合物溶液中，使其完全均匀地吸收聚合物。

二、纺丝成型阶段在纺丝成型阶段，将浸渍后的PAN纤维经过拉伸、干燥等工艺处理，使其形成连续的纤维束。

首先，通过纺丝机将浸渍后的PAN纤维拉伸成细丝。

然后，将细丝进行拉伸，使其达到预定的线性密度。

最后，通过热风干燥将纤维束中的水分蒸发掉，使其形成干燥的纤维束。

三、氧化阶段纤维束经过纺丝成型后，需要进行氧化处理。

氧化是将纤维束暴露在高温高氧气氛中，使其氧化成为氧化纤维束。

首先，在氧化炉中将纤维束进行预热处理，使其达到适宜的氧化温度。

然后，将预热后的纤维束送入氧化炉中，使其暴露在高温高氧气氛中进行氧化反应。

在氧化过程中，纤维束中的杂质和非氧化部分会被氧化掉，形成氧化纤维束。

四、炭化阶段氧化纤维束经过氧化处理后，需要进行炭化处理。

炭化是将氧化纤维束暴露在高温无氧气氛中，使其炭化成为炭纤维束。

首先，将氧化纤维束送入炭化炉中，升温至炭化温度。

然后，将炭化炉中的气氛改为无氧气氛，使纤维束暴露在无氧气氛中进行炭化反应。

在炭化过程中，纤维束中的非炭化部分会被炭化掉，形成炭纤维束。

五、热处理阶段炭纤维束经过炭化处理后，需要进行热处理。

热处理是将炭纤维束暴露在高温高压气氛中，使其晶化并增强强度。

首先，将炭纤维束送入高温高压炉中，升温至热处理温度。

然后，将炉中的气氛控制在高温高压状态下进行热处理。

在热处理过程中，纤维束中的结晶度和强度会得到提高，从而增强纤维的力学性能。

六、加工成品阶段经过热处理后，炭纤维束可以进行进一步的加工，制成各种形状的成品。

首先，将炭纤维束进行切割和分离，得到独立的碳纤维。

然后，根据需要，将碳纤维进行纺织、编织、压制等加工工艺，制成碳纤维纱线、碳纤维布、碳纤维板等成品产品。

聚丙烯腈基碳纤维生产工艺

聚丙烯腈基碳纤维生产工艺聚丙烯腈基碳纤维生产工艺可以简单分为以下几个步骤：原料准备、聚合、纺丝、氧化、炭化和后处理。

首先，原料准备是生产过程的第一步。

原料主要包括聚丙烯腈、聚合物助剂和纺丝助剂等。

这些原料需要经过筛分、洗涤和干燥等处理，确保纤维的质量。

接下来是聚合的过程。

将聚丙烯腈与聚合物助剂和溶剂混合，并由聚合剂催化，进行聚合反应。

聚丙烯腈的均聚度和聚合温度会影响最终纤维的力学性能和结构特点。

然后是纺丝过程。

聚合完成后，将溶剂除去，得到聚合物纤维化。

纺丝可以通过湿法或干法进行。

湿法纺丝是将聚合物溶解在溶液中，然后通过喷射、旋转或拉丝等方法将溶液拉伸成细丝。

干法纺丝是将聚合物直接熔融，并通过气流将熔融聚合物拉丝。

氧化是将纺丝得到的聚合物纤维经过热氧化处理。

在高温下，聚丙烯腈纤维会氧化成高分子含氮的纤维，氧化反应可以提高纤维的热稳定性和加工性能。

炭化是将经过氧化的聚丙烯腈纤维经过高温处理，使其转变为碳纤维。

炭化过程是在非氧化条件下进行的，通常会使用一定的温度和保温时间来控制炭化程度。

炭化反应可以使纤维中的非碳成分脱离，最终得到高纯度的碳纤维。

最后是后处理。

经过炭化后的碳纤维需要经过表面处理，包括浸渍、热处理和机械加工等。

浸渍是通过浸泡碳纤维在树脂浆料中，以提高纤维的强度和刚度。

热处理是通过高温处理，改变纤维的晶体结构和性能。

机械加工则是将碳纤维进行切割、编织、缠绕等加工，使其符合具体的使用要求。

以上是聚丙烯腈基碳纤维生产工艺的主要步骤，每个步骤都需要严格控制参数和条件，以确保最终产品的质量和性能。

聚丙烯腈(pan)化学结构式

聚丙烯腈(pan)化学结构式简介聚丙烯腈（P ol ya cry l on it ri le，简称P A N）是一种重要的合成聚合物，广泛应用于纺织、化工、材料等领域。

它是由丙烯腈单体聚合而成的线性聚合物，具有优异的物理、化学性质和加工性能。

本文将介绍聚丙烯腈的化学结构式及其相关特性。

化学结构式聚丙烯腈的化学结构式如下所示：```[-CH2-CH(C N)-]n```上述结构式中，`-CH2-`代表乙烯基（et h yl en e），`-C H(C N)-`代表丙烯腈（a cr yl oni t ri le）。

`n`表示聚合度，表示该结构单元重复的次数。

特性介绍1.良好的耐热性：聚丙烯腈具有较高的熔点和玻璃化转变温度，能够在高温下保持较好的稳定性。

2.优异的耐化学性：聚丙烯腈对酸、碱、有机溶剂等化学物质具有较好的耐受性，能够在恶劣环境下长期使用。

3.高强度和刚性：聚丙烯腈的分子链较长且紧密排列，使其具有较高的强度和刚性，能够承担较大的拉力和压力。

4.净水性能：聚丙烯腈纤维具有良好的过滤性能，可用于水处理、过滤和净化领域。

5.生物相容性：聚丙烯腈具有较好的生物相容性，可用于医疗领域的人工器官、缝合线等材料。

6.易染性：聚丙烯腈可以通过染色工艺获得不同颜色的纤维，具备良好的色彩稳定性。

应用领域1.纺织行业：聚丙烯腈纤维常用于制造服装、地毯、家纺用品等。

2.化工领域：聚丙烯腈是生产合成纤维原料的重要原料之一。

3.材料科学：聚丙烯腈纤维被广泛应用于制备碳纤维等复合材料，用于航空、航天、汽车等领域。

4.环保领域：聚丙烯腈纤维用于水处理、空气过滤等环保设备和材料。

结论聚丙烯腈是一种重要的合成聚合物，具有优异的物理、化学性质和加工性能。

其化学结构式为`[-C H2-C H(CN)-]n`，拥有良好的耐热性、耐化学性、高强度和刚性等特点。

在纺织、化工、材料等领域有广泛的应用，例如纺织业、化工领域、材料科学以及环保领域等。