碳纤维是用聚丙烯腈纤维、沥青纤维、酚醛纤维为原料制造而成的，其中最重要的两个步骤是预氧化和石墨化，这是为了去除纤维原料中除碳以外的杂质，让它的含碳量最终达到95%以上。本文小编要和大家说的是碳纤维预氧化过程中的物性变化。
 

（图示：碳纤维）
 

　　1、牵引与收缩。在预氧化过程中，会出现两类收缩：物理收缩和化学收缩。在热氧化环境中，大分子链的布朗热运动要加快，链段或链节要解取向，出现更多的构象，使其处于热力学稳定状态。这种物理收缩大多发生在200℃以下，需加张力抑制收缩，否则纤维疏松而没有强力。即使实施牵伸措施，仍然存在一定程度的解取向。

 

　　2、温度和温度梯。温度和温度梯度的设置是预氧化的主要工艺参数，备受人们的关注。目前大致分为两大类型，一是低温慢速预氧化，二是高温快速预氧化。在20世纪90年代，大多采用低温慢速，而目前大多采用高温快速法。在200℃之前，纤维主要发生物理过程，200℃之后，主要发生化学反应。

 

　　3、纤维强度的下降。在预氧化过程中，随着预氧化进行原丝的拉伸强度逐步下降，这是因为侧链氰基转化为梯形结构，使大分子链之间的内聚能高密度显著下降，再加之大分子链的热解，致使拉伸强度下降。拉伸强度的下降的程度取决于芳构化指数。一般来说，预氧化处理后，纤维的拉伸强度几乎降到原来的一般。这不要紧，因为在后面的工序中会提升强度。

 

　　4、密度的变化。随着预氧化反应的发生，纤维密度逐步提高。原因主要有一下几个：①氢的含量逐步下降，结合氧量逐步增加，分子量较大的元素氧逐步取代分子量轻的氢；②分子的线长度缩小，致使密度提高；③牵伸力使纵向伸长和径向收缩，促进了密度的提高；④分子间的交联或缩聚使分子间的次价键力(范氏力)转变为价键力。

 

　　预氧化是虽然只是碳纤维制造过程中的一个步骤，但涉及的内容知识也很多，关于聚丙烯腈基碳纤维预氧化的全过程，有兴趣的话可以看看《聚丙烯腈基碳纤维的预氧化过程》这篇文章，想了解更多碳纤维的内容请关注无锡威盛官网，我们会定期更新相关内容。

 

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