碳纖維穩定化的研究

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瀝青（成分:瀝青質和樹脂)是熱塑性物質，未經穩定化不能在氮氣中碳(C)化，這是因為瀝青纖維在高溫下不能保持纖維形狀而會軟化、熔融。碳纖維復合材料主要是由碳元素組成的一種特種纖維，其含碳量隨種類不同而異，一般在90%以上。碳纖維具有一般碳素材料的特性，如耐高溫、耐摩擦、導電、導熱及耐腐蝕等，但與一般碳素材料不同的是，其外形有顯著的各向異性、柔軟、可加工成各種織物，沿纖維軸方向表現出很高的強度。碳纖維比重小，因此有很高的比強度。在碳化前，必須氧(Oxygen)化處理(chǔ lǐ)將其從熱塑性變為熱固性，氧化（oxidation)可以在氣相和液相中進行。氣體可以是氧氣、超氧、空氣、氧/氮混合氣、NO2、SO2、SO3及其他氧化氣氛。液相可以是氨氮水(Nitric acid)、硫（化學符號：S）酸、高錳(manganese)酸鉀(Potassium)（化學式KMnO4)、過氧化氫(Hydrogen)等氧化性液體。氧化處理的方法非常多，但最普遍的是空氣氧化法，它可以降低（reduce)成本和最大化減少感染。氧化工藝的主要參數(parameter)包括(bāo kuò)溫度（temperature)、時間、氧化劑包含比重及對纖維所加張力（解釋:物體受到拉力作用時的相互牽引力)。氧化程度是氧含量、溫度和時間的函數，而氧化程度直接影響著碳纖維的性能。從北京化工大學曾民教授研究（research)組的研究結果，發現如氧化程度低，纖維在碳化時熔融； 內容來自123456
  若過高，則碳(C)纖維性能變差。碳纖維制品就是指以碳纖維預浸布為原材料，通過不同的加工方法，加工成為能夠滿足使用要求的材料制品。碳纖維制品由于碳纖維擁有極高的材質特性，因此碳纖維制品的強度大，硬度高，遠超過同體積同重量的金屬材質。因此，碳纖維制品在航空、航海、軍工等高科技工業領域有著廣泛的應用。也正是因為如此，此前世界上碳纖維技術發達的國家（美國、德國、日本、韓國），對于向中國輸出碳纖維產品和技術，保持著極其謹慎的態度。即使在目前，我國碳纖維以及碳纖維制品的進口，還受到發達國家的嚴格控制。各向同性纖維的氧(Oxygen)包含比重為20%左右，而各向異性為8%～10%。由于結構和組成的不同，在空氣相同量的條件下，各向同性瀝青（成分:瀝青質和樹脂)纖維的氧化（oxidation)時間要長于各向異性瀝青纖維。各向同性瀝青纖維最終氧化溫度（temperature)為325～340℃，而各向異性瀝青纖維為300～310℃，在氧化過程(guò chéng)中，元素變化結果在不同氧化溫度下纖維元素組成的不同的變化，這是因為各向同性瀝青縮聚低，軟化點也低，而氫(Hydrogen)含量高，因此，在氧化過程中，各向同性瀝青經氧化、脫氫、交聯和環化反應而形成耐熱性的氧橋結構需要的時間長于各向異性，而且形成結構的無序性也高于各向異性瀝青纖維。

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