碳纤维的制备过程通常可分为以下步骤:
1、原料加工:首先,碳纤维的制备需要选择合适的原料,一般采用聚丙烯腈(PAN)纤维作为原料。原材料的加工包括去除杂质和预拉伸,以提高纤维的质量和性能。
2、纤维拉伸:原料加工后,PAN纤维进行拉伸。此步骤将使纤维的分子结构更加有序,使纤维伸直,增强其机械性能。拉伸温度、拉伸速度等参数需要准确控制。
3.热解和碳化:拉伸后的纤维被热解和碳化。热解碳化通过高温处理去除PAN纤维中的非碳元素,转化为纯碳纤维。碳纤维的热解碳化温度通常在1000℃以上,具体温度和时间根据纤维的要求而定。
4、定型固化:将热解碳化碳纤维定型固化。成型可以通过机织、编织、纺丝等方式进行,得到不同形状的碳纤维制品。固化是指将树脂浸渍到纤维中,通过热固化、光固化等方式使纤维与树脂结合形成固体结构。
5、表面处理和涂层:为了增强碳纤维的界面结合力和耐磨性,通常对其表面进行处理和涂层。处理方法包括清洗、刮削、钻孔等,以增加纤维与树脂的接触面积。涂层可选用聚酰亚胺、环氧树脂等材料,以改善碳纤维的表面性能。
通过上述制备工艺,可以获得具有高强度、轻质、耐腐蚀、耐磨等性能的碳纤维制品。