聚丙烯腈基碳纤维制备过程中预氧化过程的研究进展

刘建华^1,2,3，张程^1,2,3，郭胜惠^1,4,2,3，许磊^1,4,2,3

1. 昆明理工大学省部共建复杂有色金属资源清洁利用国家重点实验室2. 云南省特种冶金重点实验室3. 微波能工程应用及装备技术国家地方联合工程实验室4. 昆明理工大学冶金与能源工程学院

摘 要：聚丙烯腈(PAN)基碳纤维作为一种高性能结构材料,以其优异的性能被广泛用于航空航天、汽车船舶、体育装备、风力发电等领域.预氧化是碳纤维制备过程中最为关键的一步.一方面是由于耗时长,能耗高;另一方面是由于预氧化预处理的恰当与否对最终碳纤维的结构和性能有重要的影响.本文综述了前人在聚丙烯腈原丝预氧化过程中的研究成果.主要介绍了聚丙烯腈纤维在预氧化过程中发生的物理变化,包括纤维颜色、长度、密度以及力学性能变化,也介绍了在预氧化过程中所发生的化学反应,例如环化反应、脱氢反应、氧化反应等.另外介绍了时间、温度、牵伸等预氧化工艺条件对所得预氧丝性能的影响.最后介绍了聚丙烯腈原丝经预氧化处理后的组织结构变化规律.通过综述前人的研究成果试图找出制备结构和性能均一预氧丝的预氧化处理工艺及相应的热氧稳定化机理,为获得高性能碳纤维奠定基础.

关键词：聚丙烯腈;碳纤维;预氧化;物化反应;组织结构;