碳纤维前驱体-聚丙烯腈基碳纤维原丝

什么是聚丙烯腈基碳纤维原丝

聚丙烯腈基碳纤维（由PAN前驱体制成的碳纤维）：聚丙烯腈基碳纤维是通过聚丙烯腈的纺丝、预氧化和碳化几个阶段形成的。它具有强度高、刚度高、重量轻、耐高温、耐腐蚀、电性能优异、抗压抗弯能力强等特点，在增强复合材料中一直保持着主导地位。

技术数据表

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聚丙烯腈（PAN），也称为聚乙烯基氰和Creslan 61，是一种合成的半结晶有机聚合物树脂，分子式为（C3H3N）n。虽然它是热塑性的，但在正常条件下不会熔化。它在融化前会降解。如果加热速率为每分钟50度或更高，它将在300°C以上熔化。几乎所有的聚丙烯腈树脂都是由丙烯腈作为主要单体的单体混合物制成的共聚物。它是一种用途广泛的聚合物，用于生产各种产品，包括超滤膜、反渗透中空纤维、纺织纤维和氧化聚丙烯腈纤维。聚丙烯腈纤维是高质量碳纤维的化学前体。聚丙烯腈首先在230°C的空气中热氧化形成氧化的聚丙烯腈纤维，然后在1000°C以上的惰性气氛中碳化，制成用于各种高科技和日常应用的碳纤维，如民用和军用飞机的主要和次要结构、导弹、固体推进剂火箭发动机、压力容器、钓竿、网球拍和自行车车架。它是几种重要共聚物中的组成重复单元，如苯乙烯-丙烯腈（SAN）和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯（ABS）塑料。

聚丙烯叔醇（PAN）于1930年由Hans Fikentscher和Claus Heuck在德国化工集团IG Farben的路德维希港工厂首次合成。然而，对这种材料的进一步研究已经停止，因为PAN不可熔，也不溶于当时使用的任何工业溶剂。1931年，IG Farben Bitterfeld工厂的聚合物纤维化学主管Herbert Rein在参观路德维希港工厂时收到了PAN样品。他发现离子液体吡啶鎓氯化苄溶解了PAN。1938年，他在生产过程中使用季铵硫氰酸钠和高氯酸铝的水溶液纺制了第一根PAN基纤维，并考虑了包括DMF在内的其他溶剂。然而，由于战时对基础设施的压力、无法在不降解的情况下熔化聚合物以及允许溶液加工的未知溶剂，商业引入被推迟了。美国化学集团杜邦公司于1946年首次大规模生产聚丙烯腈纤维。德国知识产权在回形针行动中被盗。该产品名为Orlon，基于在德国提出几乎相同的索赔七天后提交的一项专利。在德意志民主共和国（GDR），由于Wolcrylon集体的初步工作，VEB Film-und Chemiefaserwerk Agfa Wolfen于1956年开始生产工业丙烯酸纤维（de：Max Duch，Herbert Lehnert等人）。在此之前，Buna Werke Schkopau（聚乙二醇）和Leuna（二甲基甲酰胺）工厂已经具备生产原材料的先决条件。同年，集体获得东德国家科学技术奖二等奖

按原料可分为PAN基碳纤维、沥青基碳纤维，人造丝基碳纤维和气相生长碳纤维。

聚丙烯腈基碳纤维：聚丙烯腈基碳纤维是通过聚丙烯腈的纺丝、预氧化和碳化几个阶段形成的。它具有强度高、刚度高、重量轻、耐高温、耐腐蚀、电性能优异、抗压抗弯能力强等特点，在增强复合材料中一直保持着主导地位。

沥青基碳纤维： 沥青基碳纤维是以石油沥青或煤焦油沥青为原料，对沥青进行精炼、纺丝、预氧化、碳化或石墨化而制成的。原材料的生产成本低于聚丙烯腈基碳纤维。

人造丝基碳纤维： 人造丝基碳纤维是通过纤维素基粘胶纤维的脱水、热解和碳化获得的。

气相生长碳纤维： 气相生长的碳纤维是由苯、甲烷和其他原料通过铁、钴、镍和其他金属的合金和化合物作为催化剂，在还原性气氛中以氢气作为载气制成的。

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