大家都知道,到目前為止世界上還沒有發(fā)現(xiàn)能夠溶解碳元素的溶劑。要把碳熔化成液體也相當(dāng)困難。碳在空氣中加熱到400℃以上,就會逐漸氧化、燒掉。只有在高于100個大氣壓的壓力下,在惰性氣體中加熱到3600℃以上,碳才能變成液體 。因此,制造碳纖維不能采用一般合成纖維工業(yè)常用的溶解或熔融紡絲的辦法,而只能采用“碳化”的方法。
(圖示:碳纖維)
先來說說聚丙烯腈碳纖維來,它的制造要用我們常見的腈綸作原料,在碳化之前,先要加熱到250℃左右進行預(yù)氧化,使聚 丙烯腈鏈狀分子變成穩(wěn)定性高的梯形分子。然后,再把這種黑色的預(yù)氧化絲置于氮氣保護下進行碳化,這樣整個分子中的 碳主鏈才不容易斷開。加熱到1500℃左右,可得到含碳量90%左右的高強度‘碳素纖維”。
如用粘膠長絲作原料,便可以制成粘膠碳纖維。粘膠長絲,就是我們平常說的人造絲。人造絲主要由含碳、氧、氫原子的 纖維素組成。在氮氣之類的惰性氣體中加熱時,人造絲中氧和氫變成水分子跑了出來。如果加熱到1000℃以上,纖維中幾 乎就只剩下碳原子了。但是,在這樣高的溫度下制取碳纖維效率低,強度和模量都不理想。
近年來,隨著科技的發(fā)展,人們發(fā)現(xiàn)把石油瀝青經(jīng)過加工處理熔融為細絲,也可以制成瀝青纖維。這種纖維含碳量高,經(jīng) 處理后再進行碳化也能制得碳纖維。在這三種碳纖維中,瀝青碳纖維和粘膠碳纖維使用的較少,現(xiàn)在人們制取碳纖維還是 多以聚丙烯腈為主。