沥青基碳纤维.pdf

36 2 Vol.36 No.2 第 卷 第 期 高科技纤维与应用 2011 4 Hi-Tech Fiber Application Apr. 2011 年 月 沥青基碳纤维 1 定义 塞纺丝孔，细小颗粒残留在纤维中则是碳纤维的 断裂源。含一次QI 的沥青也不易转化为流变性能 沥青基碳纤维是指以沥青等富含稠环芳烃的 好、各向异性发达的中间相沥青。因此，无论是 物质为原料，通过聚合、纺丝、不熔化、碳化处 通用级沥青基碳纤维还是中间相沥青基碳纤维， 理制备的一类碳纤维，按其性能的差异又分为通 原料沥青都必须精制以脱除其中的一次QI 。方法 用级沥青碳纤维和高性能沥青碳纤维，前者由各 主要采用物理手段，如热溶过滤，离心分离，静 向同性沥青制备，又称各向同性沥青级碳纤维， 置沉降分离，减压蒸馏，溶剂抽提等。用苯或甲 后者由中间相沥青出发制备，故又称为中间相沥 苯等溶剂抽提除去轻组份，改变原料的相对分子 青级碳纤维。 质量分布，密集生成中间相的组份，利于中间相 的转化；超临界抽提和旋转刮膜蒸发法是最近发 2 可纺沥青的调制 展起来的两种新的沥青处理方法，具有高效、快 速、使馏份分子量分布狭窄等特点。也有采用高 2.1 沥青原料的前处理 温热处理使沥青中劣质活性组份优先形成中间相 沥青是有机化合物经热处理形成的一种由不 小球并吸附沥青熔融相中的游离炭等固体杂质， 同分子量和烷基侧链构成的稠环芳烃混合物，主 然后采用热过滤或沉降等方法将其剔除，得到相 要由C 、H 元素组成，还含有少量O 、N 、S及一 对分子质量分布较为均匀的原料沥青的化学处理 定灰份杂质，通常沥青含碳量在9 1%～95% ，平 方法。 均相对分子质量在400 以上，具可塑性。按其来 源不同可分为煤焦油沥青、石油沥青和人工合成 2.2 通用级沥青基碳纤维的调制 沥青 （如PV C沥青，萘沥青等），前者是炼焦副 通常沥青只要具有一定的可纺性就能形成纤 产物煤焦油经热处理或蒸馏得到的重质馏分，主 维形状，但是沥青纤维还必须进行不熔化和碳化 要含有稠环芳烃和杂环芳烃；石油沥青是由石油 处理才能转化为碳纤维，不熔化过程中的氧化反 组分经热处理或蒸馏获得的残渣，主要含有芳烃 应在高温下进行的更快，因此在提高生产率的同 和烷基取代芳烃化合物。 时还必须使处理过程中单丝间不能熔并，保持纤 一种沥青是否适于制备碳纤维，取决于它的 维的形状，在改善沥青可纺性的同时还必须提高 可纺性及转变为不熔化状态的能力，这在很大程 其软化点。一般来讲，软化点应在180 ℃左右， 度上依赖于沥青的化学组分及分子量分布。适于 最好在250～300 ℃之间。为提高沥青的软化点及 作为碳纤维原料的沥青要求是：杂原子和灰分杂 可纺性，须对原料