《表1 PAN炭化过程中气体释放》

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《高性能聚丙烯腈基碳纤维制备技术几点思考》

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炭化是前驱体在惰性气体保护下发生分解、热缩聚，将预氧丝转变为高强碳纤维的过程[57-58]，是碳纤维类石墨结构形成的关键阶段[59-60]，包括复杂的物理化学结构变化[61-62]。炭化过程中，PAN预氧丝伴随着化学组成和物理性能的多重变化，梯形结构转化为乱层石墨结构[63-64]。不同种类的碳纤维所需要的最高炭化温度不同[47-48]。炭化过程中，约有50%的非碳元素以水、氢氰酸（HCN）、CO2、NH3、N2和H2等形式释放出来[65-67]，如表1所示。同时纤维的直径由于非碳物质的挥发而减小[27]。高温炭化的温度一般控制在1 100～1 800℃，纤维内少量的非碳元素不断驱除，碳元素富集，由碳组成的平面六角网络结构不断生长，并在牵伸作用下规则排列，石墨微晶结构更加完整，最终生成含碳量在90%以上的碳纤维。