合成纤维工业聚酰亚胺基碳纤维的开发赵根祥邱海鹏中国科学院山西煤炭化学研宄所，太原，030001化和石墨化过程并讨论了基碳纤维在产业发展中将起的重大作用。

　　主词聚酰亚胺纤维碳化石墨化开发由于碳纤维与金慝陶瓷和有机纤维相比较具有高比强高比模耐高温耐化学腐蚀和耐潮湿等独特性能，其应用已有了长足发展，己扩展到各种工业品和市售商品。在下个世纪将成为节能战略材料1！似是，产业结构随亨时代的变化，从哥威长。人的产业逐渐演变成为轻薄短小的产业从高附加价值的观点出发，正在广泛地开展着既保持纤维的原来形状，又赋予纤维高的力学特性和其自身新功能的研究正在开发之中。因此，许多研究者26先后从缩合系芳香高分子化合物出发袭由固相碳化反应而转化成碳固体，继之以2700 320化的石墨化处理，制备出高石墨化度的碳材料这就为新材料的发展起到了推波逐澜的作用，具有优良导电性的聚酰亚胺，1基碳纤维的研究开发将会成为当今碳纤维工业中光彩夺目的颗新星，展出它的广阔的应用前*这基苯槽苯几酸，酐及3，34，4苯，酗羧酸酐采用热酰亚胺化反应制得共聚酰亚胺纤维；日本旭化成公司2还报道了高强高模，1纤维的制造，它妃将6香族聚酰胺酸溶液纺到含有种非凝固性溶剂的凝固溶液中，然后在含有某种有机溶剂的水溶液中拉伸纤维，并使聚酰胺酸转变为聚酰亚胺，其纤维的强度为。6出，模量为68861；而作为商品老牌号的1纤维是俄罗斯的如迎纤维。它足由均苯甲酸酐和4，4氨基对苯醚类所组成进入80年代，嗯地利67名公1业化的，纤维适，84纤维，它是采用缩聚工艺，然后干法挤出制成还报道了在正磷酸存在下热处理可提高，1纤维的强度及舢热性1刖仙报道了高度耐火耐热芳族纤维的制造技术叫严，纤维的合成及其分子结构60十代！1为适应宇航1业耐高聚合物材料的需要，开发出了，自1965年美国杜邦公司工业化生产以来，1系列产品应运而生，以满足航大航空领域家用电器和汽车工业的大量应用。近年来，美国杜邦公司8选用3，4氨道了，841纤维的性能和应用。新型芳酰亚胺聚合物！3184的结构迎式为聚氧联次苯基均苯甲酰亚胺结构通式基苯醚与均苯甲酸酐缩聚并进行干纺所得强度为165士6，伸长率趟，模量632，6的纤维；美国，6，130686工业纤维集团特种纤维产品分公司9宣布，己开始生产聚醚酰亚胺纤维；日本工业技术院1以均苯甲酸酐与2，联苯胺及联苯胺共聚和湿纺而得收稿日期19990341；修改稿收到日期19994914其结构简述如下，当该聚合物在成膜或成丝经拉伸后，处结品态的大分子链士锯齿形。单兀链段具有平面或近似平面的构象，链长1.8单元链在大分子轴向的投影长为1.6，夹角为27，以醚闱为转折点的单元链的夹角为1261完令结品态的聚酰亚胺其空间心阵晶格属斜方晶系，分子具有级螺旋轴17 21原丝的碳化。138.如等人1依据碳化过的聚酰，胺薄膜能够通过温处理转变成具结晶度和高取向度的石墨结构的实验事实9和奥地利心13公生产的，84纤维己应叫于高温过滤发辫包装用品和防护布等方面显出良好的热性能和化学特性。试探了共聚聚酰亚胺纤维转变成碳纤维，在碳化过程中纤维由金黄色转变为黑色，而两者之间的中间颜色取决于碳化的时间和温度当碳化温度达100扣时，纤维含碳约为9版，其纤维的儿素组成列于1中同时，从所得该碳纤维的3河谱中显出纤维面光滑和来自前驱体的叶异形横断孤至尸聚酰亚胺基碳纤维的形成机可因受研究手段的限制，至今仍处在推测之中，尚未获得满意析及热解气体分析结果，并辅之以红外光谱的讯息州断出如阿勺⑴以热解反应机埋*近，从稻圮等人用现代反应色谱法测定的聚酰亚胺热解气体随反应温度析出动态来看生成，桶，2是同步的，的生成量为0，2从化学反应的角度来看，聚酰亚胺样品中的氧在碳化期间像是以两步被析出，碳化温度为55065，首先发生初次热解反应，亚酰胺环的碎裂导致0和0的析出=在60汰时反应达，人值，体系的闱含量从1双1降到双；第步始于700，苯醚基团的氧开始碎裂而析出，现为气体的析出曲线之拖现象，1时，在700 1000主要为氮以分子态析出，这来源于吡啶环和吡嗪环的碎裂，放出氮分子以及残留芳环山坫的重排成连续六元碳环网1面池等人采用光电子能谱对样品进行了剖析，发现在600热解样品的氮谱上，结合能为398.6处所出现的新峰归属于吡啶环和吡嗪环上之氮，此峰在900热解的样品中己大大减弱，从另个侧面也证实了氮的脱除在70化以后生成的六元环碳网层面继承了原有分子的层面，而不涉及纵向的相邻分子层。因此，碳化后所生成碳残留物的价键结构，类似于切软碳中的乱层碳，而无硬碳结构中所固有的维交联键再根据和入心等人顺磁共振谱的研允结果聚酰收胺在固相热解碳化的条件下。稳定的不成对电子或称启由基约在温度500生成在550，时，自由基浓度达到5.81018自旋数601达到*大为9.4.广自旋数7很，为9.1广自旋数8自旋浓度的增长相对于大分子加剧地热解。刚热解时所产生的自由基仍然是断裂的单个芳碳环。与此同时，在700时，测量出电导率为23这时样品自绝缘体转变为半导体，相应地。射线衍射上在20温役，判，体转向金属腙兰碳化到1000，样品的电导率与，基碳纤维的电导率处于同个数试级即达到你，251；成连续致密的杂环芳碳环的网，并出现了有充分31基碳丝的石墨化在碳纤维的制造过程中，作为原料的纤维在受热过程要面加热，面施加张力，使得纤维不产生收缩，从而保证纤维内部分子趋向于更加整齐而有序的排列从结构1.这种1碳丝还没有变成石墨的结构，现为同向性和少量异向性，品体微小。结构不发达。排列不规则，这些由许多小晶体所机成的多品体通过迸步热处理，完全，以使不够完苦的晶体结构趋向完善，这就是工艺上所说的石墨化过程实质上，碳的石墨化过程是使晶界和1它晶格缺陷因热激发而移动消火的过程前人28和笔者251对萍膜的温石墨化己作了有限的些工作。*近日本学者羽鸟浩章等6以通过与复合化的特殊方法制备出以为前驱体的高结品性石墨纤维，菱山等人29处议4以化碳的结构征参数磁阻来说明被测量对象的石墨化程度高低，同时，日本MurakamiivWklXtKaptoniU高定向块状石墨这些经验均可借鉴。

　　正如上述聚酰亚胺碳化后所生成碳残留物的价键结构，为高；25，32，0石堪化厂7制得高定向度高石墨化度的石墨类单晶结构奠定了丛础文献25抑数据也衣叫聚酰业胺在热解时残留碎片在总体上仍保持在同分子层面中，则在碳化后便可得到类似于乱层碳的碳网层面大致平行堆砌的结构，经高温石墨化316后便得到了高导电性的类石墨单晶结构的面上具有金属光泽的银灰色固态物显然。比文献31听报道的1木东丽公4提供的基1墨纤维的屯导率为1.25104.，1和我们测的1本东射公4提供的14牌1石墨纤维的屯导率为1.16，高出个数量级因此，可以预言经碳化过的纤细的纤维结构在张力作用下再经高温石墨化处理使其层面对纤维轴的取向度很取向角小，使呈苯环形结构的碳原子网状体不断地互相连结成片，并使己经连续成片的六角形碳原，网状体的片与片之间互相平行并重叠，使其相化成石墨的晶态结构4结语基于，1碳纤维是种我国尚未开发的高导电性功能材料，它除在电磁屏蔽材料抗静电材料导电电极材料面状发热体等方面广泛应用外，还是世纪之交的碳纤维系列换代的新产品其应领域势必将仲展到过力从长达到过的新领域，代发，前景将十分可观，1光求要，持田动等。碳纤维在下个世纪作为节能战略材料。

　　3大西敏博。由聚合物热解所制得的导性石墨膜。炭素日4吉野胜美，上野秀树。热处理聚合物膜的性质和它的层间化合PvrogmphiteFilms.ApplPhysLett，1986482315946羽鸟浩章，山田能生等。以1为前驱体的高结晶性石墨纤维12旭化成。高抗张强度高弹性模量的1纤维的制造。91287815.1991邻祝1鞭1零人心以哪1糊秘温，趣诚，1故言故楚鲫25赵根祥等。高温热处理对基炭薄膜的影响。炭素技术，1998，29菱山幸宥，安田悟等。1叩炭的电阻率，系数和磁阻。

　　日本炭素材料学会第十届年会论文集。东京理科大学日本炭素材料学会，1991.162 31李圣华。炭和石墨制品。北京冶金工业出版社，1983.244联苯排放系统改造盐城化纤集团有限公司1987年从德国巴马格公司引进涤纶口，生产设备，共6个位，24个卷绕头，1995年成功地对联苯排放系统进行了改造，效果较好。本文着重介绍联苯排放系统改造过程，以供同行借鉴。

　　纺丝箱体内有熔体管道计量泵组件等，而纺丝箱体般用联苯蒸汽作为保温介质。

　　由于在向联苯炉中加联苯时，混人大量空气，虽然每次开机时都抽真空和排放，但又由于开停机次数较多，每次抽真空和排放不可能完全彻底，使得纺丝箱体联苯管道中惰性气体不断增多，*终使每次开机升温时间较以前增长，而且纺丝箱体务位间的温度也难以均匀，直接影响了开机效率和口0原丝的内在质量。

　　通过多次生产试验发现，每次升温总是箱体两端升温速度慢，温度低。这是由于箱体共6个位，24个卷绕头，箱体联苯管道较长，在抽真空和排放联苯蒸汽时，箱体两侧拐角处的惰性气体很难排出，致使惰性气体大量滞留在箱体两侧拐角处，使联苯管道中的联苯蒸汽温度很难上升。因此，采取了在箱体两端增设排放口的方法。

　　如果在箱体两侧都开排放口，则排放口开得过多，联苯泄漏的可能性增大，不太安全，*后决定只在箱体侧开排放口。停机待联苯冷却后，把箱体联苯蒸汽管道处的保温块拆除，在管道上开小口，焊接弯管，弯管上加两个阀门，在弯管另端接黑皮管，用于排放，再把此处用保温材料重新保温好即可。

　　改造后重新升温，纺丝箱体各个位温度均匀上升，升温过程中抽真空和排放联苯次数明显减少，大约8，10h后温度达到工艺设定温度，纺丝箱体各位间温度相差±符合工艺要求。以后每次开机升温情况良好，改造效果较为理想。