PAN基碳纖維的制備過程復雜，關鍵步驟主要包括：聚合、紡絲、預氧化，碳化和石墨化。下面為大家帶來PAN碳氈的碳化及石墨化工藝。 高溫碳化是碳纖維制備過程中的一個主要階段，一般是在高純度的惰性氣體保護下將PAN基碳纖維加熱至1100～1600℃以除去其中的非碳原子，轉化為具有亂層石墨結構的碳纖維。 高溫碳化過程中PAN纖維聚合物結構向多晶碳結構轉變，梯形聚合物間進行進一步交聯，從某種意義上說，高溫碳化爐的工藝決定了纖維最終的強度和模量。碳化溫度、碳化時間和牽伸力成為影響PAN基碳纖維碳化過程的主要因素。 一般來講，在一定碳化溫度范圍內碳纖維的強度、模量和密度均隨碳化溫度的提高而增加。牽伸力的施加有利于石墨層沿纖維軸向排列，提高纖維的強度和模量。此外，碳化過程中由于熱裂解產生的氣體和液體容易在纖維內部形成孔隙裂紋，同時也會導致纖維間的黏連，因此如何排除熱分解產物成為碳化的關鍵技術。 目前一般可通過在碳化前對PAN預氧化纖維進行化學預處理，或是在碳化過程中加入反應試劑，抑制其裂解產物的生成。
  石墨化通常在惰性氣體氣氛下進行，其溫度為1500～3000℃，由于N2在溫度高于2000℃時會變成活性分子且與碳原子反應生成氰基，因此一般選用更為穩定的惰性氣體。研究發現同樣的碳化PAN纖維進行石墨化時，溫度對其碳纖維性能的影響最大。當處理溫度為1600～1900℃時，所得碳纖維的抗拉強度達到3.5GPa以上；如處理溫度超過2500℃，則所得碳纖維的楊氏模量超過300GPa。 此外，在碳化PAN中加入一些金屬氧化物（如V2O5、Mo O3等）或在石墨化時將硼蒸汽通入都對碳纖維微晶的生長有利，可以降低其石墨化溫度。也有報道指出在石墨化過程中將碳纖維通過一定的電流可有利于微晶生長的規整性。 以上就是關于PAN碳氈的碳化及石墨化工藝的全部內容了，希望您的閱讀！