PAN基碳纖維生產及市場前景分析

顏維東+郭永喜

摘 要：聚丙烯睛（PAN）基碳纖維在實際中集合了碳材料自身的優(yōu)良電學、熱學特征以及力學性能，同時在實際中其也具有纖維紡織的柔軟性以及可加工特征，作為鋼材等金屬材料的有效替代材料以及全新的軍民應用的材料，其涉及到飛機、衛(wèi)星以及運載火箭等領域中。對此文章主要對PAN基碳纖維生產及市場前景進行了簡單的分析。

關鍵詞：PAN基碳纖維；生產；市場前景

碳纖維可以通過聚丙烯睛纖維、瀝青纖維、粘膠絲以及酚醛纖維通過碳化的方式獲得，而聚丙烯睛（PAN）基碳纖維的用途范圍最為廣闊、其用量最大，發(fā)展前景較為良好，在今后的市場中有著無與倫比的優(yōu)勢。

一、PAN基碳纖維生產

PAN基碳纖維因為其強度、剛度以及重量等特征，在實際中具有耐高溫以及耐腐蝕等特征，對此在實際生活中應用范圍較為廣闊。在現(xiàn)階段的發(fā)展世界范圍中可以進行PAN基碳纖維生產廠家的總生產能力雖然較高，但是在實際生活中世界碳纖維需求每年以13%的速度在迅猛增長，據(jù)預測，PAN基碳纖維在2018年的全球續(xù)需求量將達到110kt。碳纖維作為一種關鍵性材料，是今后國家需求的一種高線技術欣慰品種，這也是我國新材料行業(yè)研發(fā)的重點。

所謂的碳纖維就是含碳量高于90%的無機高分子纖維，其中其整體含碳量高于99%的可以稱之為石墨纖維。碳纖維有著極強的軸向強度以及模量，其無需蠕變，有著較強的疲勞性以及纖度，其一具有較強的耐高溫、腐蝕、導電以及傳熱等相性能，集多種優(yōu)勢為一身；但是在實際中也可以發(fā)現(xiàn)其耐沖擊性相對較差，容易出現(xiàn)各種損傷性問題，在一些強酸的影響之下會出現(xiàn)氧化等問題，在與一些金屬復合的時候也會出現(xiàn)金屬碳化。滲碳以及電化學腐蝕等問題，對此在實際中改變下要對其進行表面的處理。通過一些含有碳的有機纖維，將其與塑料樹脂進而融合，然后再放在一些惰性氣體之中，在特定的壓強之下對其進行加熱就會碳化相處碳纖維新型纖維材料。這些碳纖維復合型材料具有較強的抗拉強度以及抗變形能力，同時其化學成分也較為穩(wěn)定，其耐腐蝕性能較高、纖維密度相對較低，有著耐高溫以及低溫能力強等較為顯著的優(yōu)勢。在實際中碳纖維可以在一些絕熱保溫要求較高的領域中應用。

在實際中，PAN基碳纖維的制造主要可以分為兩個步驟開展，首先就是通過丙烯睛（AN）單體進行PAN原絲的制造，其次主要工作流程與紡織中的PAN纖維生產模式較為相似；然后就是對PAN原絲進行預氧化以及碳化處理，預氧化處理的主要目的就是通過PAN自身的線性分子鏈，將其轉換為一種具有耐熱特征的梯形結構，讓其可以在高溫碳化過程中不容不燃，進而保持一個較為穩(wěn)定的纖維狀態(tài)。其碳化過程是整個碳纖維形成的重要流程，在實際中可以有效的去除纖維中含有的氧元素、氮元素以及相關元素，然后在對其進行表面處理，通過干燥上漿方式就可以獲得具有一定金屬光澤的PAN基碳纖維產品?？梢哉fPAN原絲的制備在碳纖維中的作用較大，基于紡絲模式的不同可以將其分為濕法、干法、干濕法以及熔融法等相關模式，在實際中主要通過NaSCN，ZnCl2、HN03，DMF等試劑作為其主要的紡絲溶劑，其中通過DMSO作為主要溶劑的制造工藝在實際中技術相對較為成熟、其產品質量相對較為穩(wěn)定、整個原料以及能源消耗相對較低，在實際中的污染物排放相對較少，有著較為顯著的經濟效益，可以說是今后PAN原絲生產的主要加工模式。

二、PAN基碳纖維生產及市場前景分析

碳纖維在實際生活中有著較為廣闊的發(fā)展前景，涉及軍事、航天、汽車、新能源發(fā)電、建筑等眾多領域之中，通過對市場分析可以了解，每年碳纖維的需求仍然在持續(xù)增長，雖然在整體上來說，我國的碳纖維生產發(fā)展模式較為緩慢，其逐年增加，市場的需求較為旺盛，在整體上來說我國的體育、休閑、壓力容器等相關領域中對碳纖維的實際需求有所增長，航天等相關領域對于碳纖維則更為迫切。而我國正處于經濟的高速增長時期，在西部大開發(fā)、中部發(fā)展以及東北振興等相關戰(zhàn)略方針的深入以來，碳纖維在眾多行業(yè)中有著較為廣泛的應用。而汽車行業(yè)的發(fā)展也有效的拓展了碳纖維的應用范圍，對此在今后的發(fā)展中碳纖維的發(fā)展前景較為廣闊。而全球范圍內的碳纖維的需求的持續(xù)性增長也給我國的碳纖維發(fā)展提供了一定的契機。

碳纖維在實際生活中可以加工成各種紡織物、紙張以及一些席等材料。高性能的碳纖維在實際生活中可以制作各種符合材料，在國防軍工以及國民經濟中有著重要的應用，其有著較為廣泛的發(fā)展前景，對此在實際中必須要對其進行系統(tǒng)探究，只有這樣才可以為我國的碳纖維發(fā)展提供支持。

參考文獻：

[1]馬祥林.2018年PAN基碳纖維全球需求量將達110kt[J].合成纖維工業(yè)，2012，35（03）：13.

[2]汪家銘.聚丙烯腈（PAN）基碳纖維發(fā)展與應用[J].合成技術及應用，2009，24（02）：26-30.

[3]劉世昌，曲文娟.聚丙烯腈原絲離線循環(huán)水洗工藝[J].化工新型材料，2009，37（01）：34-35.endprint