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聚丙烯腈基碳纤维生产工艺进展
随着需求不断增加，聚丙烯腈基碳纤维（PANCF）生产领域也在不断地发展和进步。本文将介绍PANCF的生产工艺进展，主要包括PAN纤维的制备、预氧化、碳化和后处理等方面。
一、PAN纤维的制备
PANCF的制备始于PAN纤维的制备，PAN纤维的制备过程可以分为溶液纺丝和干法纺丝两种方式。溶液纺丝是将PAN料在溶剂中溶解制备成粘稠的PAN溶液，经过加热与液态的高分子聚合成PAN纤维。干法纺丝则是将PAN流失成膜状物，经加热逐渐拉伸形成PAN纤维。近年来，随着环保意识的提高，干法纺丝因其过程无需使用有害溶剂而逐渐被广泛应用。不同的纺丝方式对PAN纤维的结构和性能产生影响，如溶液纺丝制得的PAN纤维表面成分更为均匀，且比表面更加光滑；而干法纺丝则更易得到微尺度的PAN纤维，表面粗糙度更大。
二、预氧化
预氧化是PANCF制备中不可缺少的一步，是将PAN纤维在空气中进行升温预氧化处理，使其转变为具有一定结晶度以及一些氧官能团和羧基的预氧化纤维。预氧化温度及持续时间的不同影响着预氧化过程中PAN纤维内部结构和化学构造的变化，进而影响CF的加工难度以及最终的力学性能。目前，研究人员在预氧化工艺中主要针对提高预氧化效果和降低生产成本展开研究。如在预氧化时加入氧化剂和促进剂，可以更快速地形成预氧化纤维并提高预氧化纤维的结晶度和羧基含量。
三、碳化
碳化是将预氧化纤维在高温下（一般在1000℃至2000℃之间）进行热解反应，转化为纯碳纤维。碳化温度及时间的选择可影响CF内部的结构和化学构造，进而影响CF的力学性能和成本。随着技术的不断进步，高温碳化反应的研究也逐渐深入。高温碳化可以通过多级碳化或添加催化剂等方式实现。同时，还可以通过气相碳化和高温拉丝等技术，大幅提高CF的拉伸强度和抗压强度。
四、后处理
CF的后处理是为了保障其外表和内部均匀性而进行，主要有表面涂层、氧化及改性等处理。表面涂层通常是为了增加其表面的耐磨性和化学稳定性，并能改善CF的结构性能。氧化则是为了消除表面羧基，保证纤维在高温下具有良好的高温稳定性。在改性方面，主要是通过在CF内部注入一些助剂改变其表面形态和内部结构，进而调控CF的力学性能和化学稳定性。
综上所述，各个环节的工艺改进都能够提高PANCF质量和产量，而且不断采纳新的技术和材料，将能够推动PANCF生产行业向更高质量和更高性能的方向发展。