碳纖維是一種以聚丙烯腈(PAN)、瀝青、粘膠纖維等為原料，經(jīng)預(yù)氧化、碳化、石墨化工藝而制得的含碳量大于90%的特種纖維。碳纖維具有高強(qiáng)度、高模量、低密度、耐高溫、耐腐蝕、耐摩擦、導(dǎo)電、導(dǎo)熱、膨脹系數(shù)小、減震等優(yōu)異性能，是航空航天、國防軍事工業(yè)不可缺少的工程材料，同時在體育用品、交通運輸、醫(yī)療器械和土木建筑等民用領(lǐng)域也有著廣泛應(yīng)用。PAN基碳纖維生產(chǎn)工藝簡單、產(chǎn)品綜合性能好，因而發(fā)展很快，產(chǎn)量占到90%以上，成為最主要的品種。

       預(yù)氧化的目的就是為了防止原絲在碳化時熔融，通過氧化反應(yīng)使得纖維分子中含有羥基，羰基，這樣可在分子間和分子內(nèi)形成氫鍵，從而提高纖維的熱穩(wěn)定性。在聚丙烯腈纖維預(yù)氧化過程中可能發(fā)生的主要化學(xué)反應(yīng)和氧化脫氫反應(yīng)。分析結(jié)果表明在大約200℃左右約有75％氰基發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)。未環(huán)化的雜化發(fā)生氧化脫氫反應(yīng)，使纖維中結(jié)合一部氧。一般認(rèn)為，在制造聚丙烯腈碳纖維時，纖維僅需要部分氧化，含氧量在5％~10％較好。預(yù)氧化采用的方法有兩種：空氣氧化法和催化法。

       原絲在200~300℃空氣中預(yù)氧化時，其顏色從白→黃→棕→黑，說明聚合物發(fā)生了一系列的化學(xué)變化，并開始形成石墨微晶結(jié)構(gòu)。催化環(huán)化是將聚丙烯腈原絲在225℃的SnCl4二苯醚溶液中催化成環(huán)。催化法有可能使部分氰基未被氧化，造成結(jié)構(gòu)缺陷。目前工業(yè)生產(chǎn)上普遍采用的是空氣預(yù)氧化法。

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