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聚丙烯腈(PAN)基碳纤维原丝油剂制备方法探究
聚丙烯腈(PAN)基碳纤维是一种重要的高性能纤维材料，在航空航天、汽车、船舶等领域有广泛的应用。制备高质量的PAN基碳纤维原丝是实现碳纤维材料高性能的关键。而油剂处理是制备高质量PAN基碳纤维原丝的一种重要方法。本文将探究PAN基碳纤维原丝油剂制备方法，包括油剂配方、处理工艺和对处理后纤维性能的影响等方面。
一、油剂配方的选择
油剂处理是通过使用特定的油剂溶解纤维表面存在的杂质和疏水剂，从而改善纤维表面性质，提高纤维成型性和碳纤维性能。油剂配方的选择对制备高质量的PAN基碳纤维原丝至关重要。常用的油剂主要包括溶剂、表面活性剂和增强剂等。
1.溶剂的选择
溶剂的选择应满足以下要求：能够溶解纤维表面存在的杂质和疏水剂，同时对纤维本身没有损害，易于清洗。常用的溶剂包括醇类、酮类、醚类和酯类等。选择合适的溶剂对于改善纤维表面性质至关重要。
2.表面活性剂的选择
表面活性剂的选择应满足以下要求：能够吸附在纤维表面，改善纤维表面润湿性，减少纤维表面张力，提高均匀分散性。常用的表面活性剂包括阴离子表面活性剂、阳离子表面活性剂和非离子表面活性剂等。选择合适的表面活性剂可提高纤维表面性能和油剂的稳定性。
3.增强剂的选择
增强剂的选择应满足以下要求：能够加强纤维的机械性能，改善纤维的力学性能和电导性能。常用的增强剂包括纤维素衍生物、聚合物改性剂和无机颗粒物等。合理选择增强剂可提高纤维的力学性能和电导性能。
二、油剂处理工艺
油剂处理工艺包括纤维的浸渍、静置、清洗和干燥等步骤。根据纤维的需求和实际情况，可以选择单一油剂处理或组合油剂处理。通常的油剂处理工艺流程如下：
1.纤维浸渍
将PAN基碳纤维原丝浸泡在事先配置好的油剂中，通过浸泡时间和处理温度控制纤维的处理效果。
2.静置
将浸泡好的纤维静置一段时间，使油剂充分渗透到纤维内部，改善纤维表面性质。
3.清洗
清洗是为了去除纤维表面残留的油剂和杂质，通常使用有机溶剂或酸碱溶液进行清洗，最后用水清洗干净。
4.干燥
将清洗干净的纤维进行干燥，通常采用自然晾干或烘干的方式。
三、油剂处理后纤维性能的影响
油剂处理后，纤维表面性质得以改善，从而提高纤维的成型性和碳纤维的性能。
1.提高成型性
油剂处理可改善纤维的表面润湿性，减少纤维表面张力，使纤维更容易成型。
2.提高力学性能
油剂处理可以减少纤维结构中的缺陷和孔洞，提高纤维的密实性和结晶度，从而增强纤维的强度和模量。
3.提高电导性
油剂处理可改善纤维的导电性能，降低电阻，提高碳纤维的电导性。
4.对环境的影响
油剂处理过程通常需要使用有机溶剂和酸碱溶液，可能对环境造成一定的影响，因此需要合理控制处理过程中的化学品使用和废弃物处理。
综上所述，PAN基碳纤维原丝油剂处理方法是制备高质量碳纤维的重要手段之一。通过合理选择油剂配方、控制处理工艺和优化处理效果，可以改善纤维表面性质，提高纤维的成型性和碳纤维的性能。但同时需要注意处理过程中的环境保护问题。随着科学技术的不断发展，油剂处理方法将会不断完善，并更好地满足碳纤维材料在各个领域的需求。