聚丙烯腈(PAN)基碳纤维复合材料-作业

聚丙烯腈用途一、简介聚丙烯腈（Polyacrylonitrile，简称PAN）是一种无色或浅黄色的高分子有机化合物，具有优异的物理性能和化学稳定性。

它是一种重要的合成纤维原料，广泛应用于纺织、电子、环保等领域。

二、纺织行业中的应用1. 制作服装聚丙烯腈纤维具有优异的柔软性和耐磨性，可以制作高档运动服、休闲服等。

此外，它还可以与其他材料混纺，如与棉混纺可制作舒适的内衣；与涤纶混纺可制作防静电工作服等。

2. 制作家居用品聚丙烯腈纤维具有良好的吸湿性和透气性，在家居用品中也得到了广泛应用。

如床上用品、窗帘等。

3. 制作工业用品聚丙烯腈纤维具有耐酸碱、耐高温等特点，在工业领域也有着广泛应用。

如过滤材料、防护服等。

三、电子行业中的应用1. 制作电缆聚丙烯腈纤维具有良好的绝缘性能和耐磨性，可以制作高档电缆。

2. 制作电池隔膜聚丙烯腈纤维具有优异的化学稳定性和电化学性能，适合用于制作锂离子电池、铅酸电池等隔膜。

四、环保领域中的应用1. 制作空气过滤器聚丙烯腈纤维具有优异的吸附能力和过滤效果，可以制作高效空气过滤器，用于净化室内空气。

2. 制作水处理设备聚丙烯腈纤维具有良好的耐酸碱性和抗菌性能，可以制作水处理设备中的滤芯、反渗透膜等部件。

五、其他领域中的应用1. 制作航空航天材料聚丙烯腈纤维具有轻质高强度、抗辐射等特点，在航空航天领域也得到了广泛应用。

如制作飞机结构材料、航天器外壳等。

2. 制作医疗用品聚丙烯腈纤维具有良好的生物相容性和抗菌性能，在医疗领域中也有一定应用。

如制作医用面罩、手术衣等。

六、总结聚丙烯腈作为一种优异的高分子有机化合物，具有广泛的应用前景。

在纺织、电子、环保等领域中都有着重要的应用价值。

未来随着科技的不断进步，聚丙烯腈在更多领域中也将得到更广泛的应用。

聚丙烯腈（PAN）基碳纤维复合材料及其在大飞机上的应用徐志鹏北京化工研究院摘要自2007年国务院公布国产大飞机战略以来，这一领域的发展获得了持续的关注。

然而当今的国际大飞机市场被波音和空客两大公司所垄断，国产大飞机想要赢得市场面临多方面的挑战，其中之一就是高性能复合材料的应用。

聚丙烯腈基碳纤维复合材料诞生五十多年以来，发展迅猛，已经从传统的航空航天领域逐渐向汽车、风电等领域拓展市场，未来市场潜力巨大。

而目前中国仅能生产相当于T300,T700性能的碳纤维，不仅无法满足国产大飞机的材料需求，而且该领域的技术短板也限制了很多行业的发展。

本文在综合了前人研究成果的基础上，介绍了碳纤维的发展历程，PAN基碳纤维的关键技术和碳纤维复合材料在商用大飞机上的应用情况。

笔者认为，有市场竞争力的国产大飞机必须大量使用高质量的碳纤维复合材料，而突破PAN基碳纤维复合材料技术壁垒的关键在于生产高质量的碳原丝，其技术突破点在于干喷湿纺和凝胶纺丝生产技术的掌握与改进。

关键字：PAN基碳纤维，大飞机，碳原丝，干喷湿纺, 凝胶纺丝ABSTRACTLarge Plane Project has been fascinating Chinese public for years since its first announcement by State Council in 2007. China-made large plane is now facing varieties of challenge, while Boeing and Airbus are on the monopoly of market, one of the main challenge is the application of carbon fiber composite material. PAN based carbon fiber composite has witnessed a boost since it’s born in the past 50years, and now is expanding its application from space project to automobile and wind power generation projects. Carbon fiber industry in China cannot satisfy the demand of large plane project and many other industrial demands, because we can only made carbon fiber as well as T300 and T700 by our self. This article introduced the history of carbon fiber, key technology of PAN based carbon fiber and how PAN based carbon fiber is used in commercial large aircrafts. The author of this article believes the China-made large plane must use plenty of carbon fiber based composite to win the market and the key technology we need to break through is dry-wet spinning and gel spinning technique to make high performance PAN-based carbon fiber precursor.Key words: PAN based carbon fiber, large plane, carbon fiber precursor前言国产大飞机战略自发布以来，引发了广泛的关注。

聚丙烯腈基碳纤维性质及其性能方面研究王立楠100201班摘要:汇述了碳纤维应用领域、世界碳纤维市场、世界碳纤维制造、聚丙烯腈（PAN）基碳纤维生产商与制造工艺以及中国碳纤维发展现状与趋势，尤其近年来在大飞机重大专项的牵引下，我国各地争上千吨级碳纤维项目，而形成“碳纤维热”。

同时，为缩小与国外先进水平的较大差距，提出“突破PAN原丝关键技术瓶颈，避免重复引进和重复研究，加快提升自主创新能力”3项发展建议。

关键词:碳纤维；应用领域；市场需求；产能；生产Study on polyacrylonitrile based carbon fiber properties and performanceLi’nan Wang class:100201Abstract: The carbon fiber application fields, world’s market, capacities of foreign producers and their extending plan, production technologies and the development situation & trend of carbon fiber in China are illustrated, especiallyin the drawing of China’s big airplane important project, several 1 000 t/a carbon fiber programs were constructed all over the country, forming “overheat”in carbon fiber in recent years. In the same time, three suggestions are put forward in order to shorten the distances with foreign companies, they are “making a breakthrough at the bottleneck of PAN precursor key technologies, avoiding the repeated imports of foreign equipment and re -searches, accelerating and raising the ability of innovation ”.Key words: carbon fiber; application territory; market demand; production capacity; advance1、聚丙烯腈（PAN）基碳纤维的用途PAN碳纤维是军事工业用量大、使用面广、地位极为重要的关键性高性能纤维材料，是各类军用高强、高模、高强高模型复合材料的原料及技术基础。

PAN基碳纤维及其应用（南通大学纺082 0815012038 朱琴）摘要：聚丙烯腈基碳纤维是一种力学性能优异的新材料，在航空、航天、建筑、体育、汽车、医疗等领域得到广泛的应用。

本文简要介绍了PAN基碳纤维的结构、性能、制备、碳纤维的应用领域以及面临的挑战，并对未来发展提出了一些建议。

关键词：PAN基碳纤维、结构、性能、制备、应用、挑战碳纤维可分别用聚丙烯腈纤维、沥青纤维、粘胶丝或酚醛纤维经碳化制得，其中的聚丙烯腈(PAN)基碳纤维用途最广、用量最大、发展最为迅速，在碳纤维生产中占有绝对优势。

目前世界主要PAN基碳纤维生产厂家的总生产能力已达到3．65万t的规模，仅次于劳纶，跃居世界高性能纤维的第2位。

碳纤维足军民两用新材料，是我国目前乃至今后相当长一段时间内鼓励优先发展的高科技纤维之一，也是国家迫切需要短期内突破的高新技术纤维品种。

随着近年来我国对碳纤维的需求量日益增长，碳纤维已被列为国家化纤行业重点扶持的新产品，成为国内新材料产业研发的热点。

一、PAN基碳纤维的结构聚丙烯腈基碳纤维是以聚丙烯腈纤维为原料制成的碳纤维，主要做复合材料的增强体。

碳纤维是由片状石墨微晶沿纤维轴向方向堆砌而成的所谓“乱层”结构，通常也把碳纤维的结构看成由两维有序的结晶和孔洞组成，其中孔洞的含量、大小和分布对碳纤维的性能影响较大。

碳纤维各层面间的间距约为 3.39～3.42Å，各平行层面间的各个碳原子，排列不如石墨那样规整，层与层之间借范德华力连接在一起。

二、PAN基碳纤维的性能碳纤维有通用型（GP）、高强型（HT）、高模型（HM）、高强高模（HP）等多种规格。

见表1表1 碳纤维的规格与性能规格高强型HT 高模型HM 通用型GP 高强高模型HP 直径/μm 7 5~8 9~182.5~4.5 2.0~2.8 0.78~1.03.0~3.5强度/（×103Mpa）2.0~2.43.5~7.0 3.8~4.0 4.0~8.0模量/（×103Gpa）伸长/% 1.3~1.8 0.4~0.8 2.1~2.5 0.4~0.5比重/（g/cm3） 1.78~1.96 1.40~2.00 1.76~1.82 1.9~2.1碳纤维有如下的优良特性：①比重轻、密度小；②超高强力与模量；③纤维细而柔软；④耐磨、耐疲劳、减震吸能等物理机械性能优异；⑤耐酸、碱和盐腐蚀，可形成多孔、表面活性、吸附性强的活性炭纤维；⑥热膨胀系数小，导热率高，不出现蓄能和过热；高温下尺寸稳定性好，不燃，热分解温度800℃，极限氧指数55；⑦导电性、X射线透过性及电磁波遮蔽性良好；⑧具有润滑性，不沾润在熔融金属中，可使其复合材料磨损率降低；⑨生物相容性好，生理适应性强。

聚丙烯腈(pan)基碳纤维生产工艺聚丙烯腈（PAN）基碳纤维是制备高品质碳纤维的主要原料之一。

该纤维具有高强度、高模量、高导电性和优异的耐高温性能，被广泛应用于高端航空、航天、汽车和体育器械等领域。

本文将介绍PAN基碳纤维的生产工艺。

1. 原料准备根据生产工艺要求，选择合适的聚丙烯腈原料。

将原料进行初步处理，去除杂质和水分，以确保生产过程中的纤维质量。

2. 聚合反应将经过准备的聚丙烯腈原料溶解在适当的溶剂中，加入聚合催化剂和其他添加剂，进行聚合反应。

反应温度和时间、反应条件等要求均需严格控制，以确保聚合品质量和纤维性能。

3. 细纤化将聚合物溶液经过细纤化处理，使聚合物分子链排列有序，形成纤维形态。

细纤化方法有湿法和干法两种，其中湿法多使用纺丝机或旋转杯法，而干法则多采用气流旋转杯法。

4. 洗涤和脱水将细纤化后的纤维进行多次洗涤，以去除残留的溶剂和其他杂质。

洗涤后进行脱水处理，以去除水分，为后续的碳化步骤做好准备。

5. 碳化将经过脱水处理的PAN基纤维置于高温炉中进行碳化。

碳化温度和碳化速率对纤维质量和性能有着极大的影响，要根据产品要求进行合理的控制。

6. 热处理将碳化后的纤维再次进行高温热处理，使其内部结构进一步改善，提高其力学性能和稳定性。

7. 修边和检测对制备完成的碳纤维进行修边处理，去除开口、裂纹等缺陷。

然后进行质量检测，检查其力学、热学、导电等性能是否符合要求。

8. 包装通过卷绕或缠绕等方式对碳纤维进行包装，以便于运输和使用。

总之，PAN基碳纤维生产工艺控制精度要求高，涉及多个关键步骤，每一个环节都需要精益求精，以确保产品质量和性能稳定。

在实际生产过程中，还需要根据产品品种和规格进行细致的调整和改进，以满足不同用户的需求。

聚丙烯腈基碳纤维的应用聚丙烯腈基碳纤维，听起来是不是有点高大上？别担心，今天咱们就来聊聊这个“高科技小子”的应用，轻松愉快地看看它在生活中的身影。

想象一下，如果你在健身房挥汗如雨，可能会看到那些闪闪发光的运动器材，哎，对，就是那些用聚丙烯腈基碳纤维做的啦！它不仅轻，而且结实得不得了，简直是运动爱好者的“神器”。

谁不想在举重的时候多点底气，对吧？咱们就得提提它的轻量化。

大家知道，飞机、汽车什么的，重了可就麻烦了。

而聚丙烯腈基碳纤维简直就像那飞天小女警，轻盈得能让飞机飞得更快，省油还省心。

想象一下，如果你的飞机用的是这种材料，能多省多少钱呀！哈哈，这可不是开玩笑，经济学家都得笑开怀。

再说，咱们的朋友“汽车”也离不开它。

现代汽车可不是一块铁疙瘩了，里面的材料都讲究。

聚丙烯腈基碳纤维的强度和韧性让车身不仅轻巧，还能抵抗各种碰撞。

开车上路，心里踏实多了。

坐在车里，心里想的可不是“这车重得跟石头一样”，而是“这车真不错，开得稳！”这时候，聚丙烯腈基碳纤维就成了车主的小秘密。

它的应用可不止这些。

要是你喜欢户外运动，攀岩、滑雪，聚丙烯腈基碳纤维同样是你的好帮手。

那些登山杖、滑雪板，都是它的“粉丝”。

轻轻一挥，便能抵挡风雪，真是勇敢者的代名词。

想象一下，站在山顶，四周的风景尽收眼底，心中那种自豪感，简直可以和登上珠穆朗玛峰相媲美。

除了这些，咱们还得聊聊医疗方面。

你知道吗？聚丙烯腈基碳纤维还被用在医疗器械上。

它的生物相容性很好，不会对身体产生负担，像那些支架、缝合线，都是它的身影。

医护人员用它来帮助病人，恢复健康，简直就是现代科技的“白衣骑士”。

想到这，心里是不是暖暖的？咱们的电子产品也少不了它。

手机、电脑里，聚丙烯腈基碳纤维作为一个小小的保护层，抵御摔打、磨损，让你的电子设备持久如新。

谁不想在朋友面前炫耀自己的手机“完好如初”？这小子可真是好用得不得了，简直是电子产品界的“金刚不坏之身”。

说到这里，聚丙烯腈基碳纤维真的是一个多才多艺的小家伙，不仅在科技上大显身手，生活中也随处可见。