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一般來說，通用瀝青基碳纖維比較便宜，但高性能瀝青碳纖維卻很貴!通用級(jí)瀝青碳纖維的性能較低，但高性能瀝青基碳纖維具有超高的模量。當(dāng)然，制備兩類瀝青基碳纖維的難度都很高。今天就從瀝青基碳纖維的制備和瀝青基碳纖維的應(yīng)用兩個(gè)方面來了解。
首先從談?wù)劄r青基碳纖維的制備吧，要制備瀝青基碳纖維首先得要有瀝青吧，那么什么樣的瀝青基適合制備碳纖維呢?這個(gè)問題就是瀝青基碳纖維的第一個(gè)難點(diǎn)，因?yàn)闉r青基是一種以稠環(huán)芳烴為主混合物，有一些組分是不溶的，所以很難準(zhǔn)確地測出它的分子量、分子量分布，更難準(zhǔn)確地表征其分子結(jié)構(gòu)。因此就相關(guān)人員就規(guī)定選擇瀝青基的標(biāo)準(zhǔn)!
通常，能制備碳纖維的瀝青基要滿足以下幾個(gè)要求：1、合適的黏度，在紡絲條件下黏度一般在10pa.s以下，并且比較穩(wěn)定，隨溫度的波動(dòng)不能有太大的變化;2、能夠拉絲;3、灰分、雜質(zhì)含量低;4、適當(dāng)?shù)难趸钚?。在這幾個(gè)條件中，前3個(gè)條件主要影響紡絲過程，決定了瀝青是不是能制備出纖維，第4個(gè)條件對(duì)后處理過程有很大影響。
了解了對(duì)瀝青的基本要求后，下一步就可以著手制備瀝青了，但是用什么原料制備瀝青呢?通常用3類原料，煤系、石油系和純化合物系。前兩個(gè)原料通常是煤化工、石油化工的副產(chǎn)物，如：煤焦油、石油渣油等，純化合物主要是萘和甲基萘。
準(zhǔn)備好材料接下來就是制備方法了。瀝青的制備的方法也與原料有關(guān)，不是所有原料都可以用一種方法的，以煤系和石油系為原料，通常采用熱縮聚的方法，有時(shí)也會(huì)結(jié)合溶劑萃取工藝，有時(shí)也有采會(huì)用加氫工藝。而以萘和甲基萘為原料主要采用催化法。
下面給大家看看制備瀝青的幾個(gè)工藝流程圖：
這是熱縮聚工藝制備中間相瀝青的工藝。
通過上述方法可以制備出兩種類型的瀝青：各向同性瀝青和各向異性瀝青(也叫中間相瀝青)，由于瀝青分子是以稠環(huán)芳烴結(jié)構(gòu)為主，分子是呈片狀結(jié)構(gòu)，當(dāng)片狀結(jié)構(gòu)尺寸足夠大時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生片層的堆積，形成液晶結(jié)構(gòu)，這時(shí)就出現(xiàn)光學(xué)各向異性的特征，也就是形成了中間相。相反，如果瀝青分子的尺寸不夠大，或者有較多的支鏈或烷基結(jié)構(gòu)時(shí)，就不能形成液晶，表現(xiàn)為光學(xué)各向同性的特征，形成的是各向同性瀝青。