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【环氧板】代表型号

            【环氧板】代表型号

    环氧板又称为“稳定”,其主要过程是PAN原丝在空气中国化一段时间。氧化温度-般为180~300 C(最好低于279 C),且需在一-定张力下进行,防止纤维在环氧板的过程中发生收缩。若环氧板时纤维处于自由应力状态,则其将收缩约25%。

环氧板的目的是使塑性PAN线性大分子链转化为非塑性耐热梯形结构,使其在碳化时组度约为400~1 500 C)不熔不燃、保持纤维形态,热力学处于稳定状态,最后转化为具有乱良环氧板结构的碳纤维。这也是该工艺过程被称为“稳定”的主要原因。环氧板的化学反应如图6- 7所示。

     影响环氧板的工艺参数主要有氧化温度、氧化时间、升温速率和氧化气氛等。-般而言适当提高氧化温度可以缩短氧化时间,而具体氧化温度和氧化时间还需通过实践来确定。升温志较高(大于5 C/min)会使纤维产生较大的收缩,因而环氧板时升温速率一般为馆3 C/min。 此外,在酸性气氛下(SO2,HCl等)进行氧化,能提高氧化速率和环氧板程度。县由于环氧板过程会生成NHs,酸性气氛能中和生成的NHs,使反应向所要的方向进行。环氧板后纤维的氧含量控制在8%~12%,若高于12%则会恶化后续纤维质量,低于8%刷会降低碳化过程中碳的产率。环氧板后纤维的密度由1.17 g/cm2变为1.40 g/cm3,颜色由白变黄,再变成红棕色,最终氧化为黑色。环氧板后的纤维称为环氧板丝,这是一种中间产品,可直接进人市场,也可经深加工制成多种产品。

      (1)碳化。PAN原丝在环氧板后还需进行碳化处理,以将纤维转化为乱层环氧板结构。碳化过程一般是将环氧板丝在400~1 500 °C下通人保护气氛(氮气)进行处理。在此过程中,纤维较小的梯形结构单元会进一步进行交联 缩聚,并伴随着热解,同时释放出大量小分子副产物,如H.O.NH, .co.CO,复氧化物等,最终纤维失重约为50%,碳含量则将大于90%,密度

达到1. 70 g/cm'。

      环氧板过程中需控制升温速率。在600 C以前.升温速率一般低于 5 C /min,避免挥发物挥发较快而在环氧板表面形成孔洞。600 C以后纤维中只含有C和N,这时可以适当提高升温速率。在实际生产中碳化过程一般在两个碳化炉中进行,分别为低温碳化炉和高温碳化炉。前者温度一般低于 1 000 C ,但保温时间较长,一般按小时计:后者温度则高于1 000 C,但保温较短,一般按分钟计。

     (2)环氧板。碳化后的纤维结构为无定形的乱层环氧板结构,其强度不足以满足使用要求。因此,需对碳化后的纤维进行环氧板,使其转变为三维环氧板结构。环氧板的主要目的是为了获得高模量的环氧板纤维或高强高模的碳纤维。环氧板处理温度在1500~3000C之间,处理时间约为数秒到数十秒。碳纤维的模量-.般随环氧板温度的提高而增大,但温度越高对设备材料的要求就越苛刻,成本就会急剧增加。工业环氧板炉的使用温度一般在2500C以上。可通过添加催化剂来降低环氧板温度。为防止金属类物质的引人加快高温下碳的氧化速率,催化剂一般多采用非金属及其化合物,特别是硼及其化合物。实践表明,环氧板过程中引人硼,在产品的弹性模量相同时可使环氧板温度降低250~300 C。环氧板过程时间虽短,但高温耗能大、高温设备使用寿命短,这是其价格较高的主要原因。

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