碳纖維是用聚丙烯腈纖維、瀝青纖維、酚醛纖維為原料制造而成的，其中最重要的兩個步驟是預氧化和石墨化，這是為了去除纖維原料中除碳以外的雜質，讓它的含碳量最終達到95%以上。本文小編要和大家說的是碳纖維預氧化過程中的物性變化。
 

（圖示：碳纖維）
 

　　1、牽引與收縮。在預氧化過程中，會出現兩類收縮：物理收縮和化學收縮。在熱氧化環境中，大分子鏈的布朗熱運動要加快，鏈段或鏈節要解取向，出現更多的構象，使其處于熱力學穩定狀態。這種物理收縮大多發生在200℃以下，需加張力抑制收縮，否則纖維疏松而沒有強力。即使實施牽伸措施，仍然存在一定程度的解取向。

 

　　2、溫度和溫度梯。溫度和溫度梯度的設置是預氧化的主要工藝參數，備受人們的關注。目前大致分為兩大類型，一是低溫慢速預氧化，二是高溫快速預氧化。在20世紀90年代，大多采用低溫慢速，而目前大多采用高溫快速法。在200℃之前，纖維主要發生物理過程，200℃之后，主要發生化學反應。

 

　　3、纖維強度的下降。在預氧化過程中，隨著預氧化進行原絲的拉伸強度逐步下降，這是因為側鏈氰基轉化為梯形結構，使大分子鏈之間的內聚能高密度顯著下降，再加之大分子鏈的熱解，致使拉伸強度下降。拉伸強度的下降的程度取決于芳構化指數。一般來說，預氧化處理后，纖維的拉伸強度幾乎降到原來的一般。這不要緊，因為在后面的工序中會提升強度。

 

　　4、密度的變化。隨著預氧化反應的發生，纖維密度逐步提高。原因主要有一下幾個：①氫的含量逐步下降，結合氧量逐步增加，分子量較大的元素氧逐步取代分子量輕的氫；②分子的線長度縮小，致使密度提高；③牽伸力使縱向伸長和徑向收縮，促進了密度的提高；④分子間的交聯或縮聚使分子間的次價鍵力(范氏力)轉變為價鍵力。

 

　　預氧化是雖然只是碳纖維制造過程中的一個步驟，但涉及的內容知識也很多，關于聚丙烯腈基碳纖維預氧化的全過程，有興趣的話可以看看《聚丙烯腈基碳纖維的預氧化過程》這篇文章，想了解更多碳纖維的內容請關注無錫威盛官網，我們會定期更新相關內容。

 

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