碳纤维行业150页深度研究报告：高端制造业换装首选材料(3)

根据碳纤维及其复合材料技术微信公众号 2021 年 8 月 11 日一文可以看出，东 丽 2021 年碳纤维产品已推出了三十余款型号，覆盖领域已从航空航天延伸至了交通 轨道、海洋、压力容器、医疗、土木、电子电力等领域。
PAN基碳纤维生产过程比较繁琐并涉及诸多复杂的化学反应过程，要经历聚合、 纺丝、预氧化、碳化、石墨化、表面处理等多个步骤，其中，每个步骤又包含多个 工艺，每个工艺参数都会对最终碳纤维的结构与性能产生一定的影响。生产过程则 涉及了高分子化学、高分子物理、物理化学、无机化学、高分子加工、自动化控制等 不同的学科、技术交叉和融合，是一个复杂的系统工程，最终所得到的 PAN 基碳纤 维结构和性能强烈依赖于每一个过程中的工艺控制和结构调控。
1.2.1 聚丙烯腈共聚物制备：聚合反应中参与物及设备是核心
聚合是指丙烯腈（AN）单体通过自由基链式聚合反应得到长链 PAN 的过程。聚 合过程按照工艺流程先后顺序大致分为原料准备、聚合反应等。 原料准备过程，制备 PAN 共聚物的原料包括单体、共聚单体、引发剂、链转移 剂和溶剂等。
单体方面，丙烯腈（AN）是制备 PAN 共聚物的主要单体。由丙烯腈制得聚 丙烯腈纤维即腈纶，其性能极似羊毛，因此也叫合成羊毛。丙烯腈与丁二烯 共聚可制得丁腈橡胶，具有良好的耐油性，耐寒性，耐磨性，和电绝缘性 能，并且在大多数化学溶剂，阳光和热作用下，性能比较稳定。

共聚单体方面，由于 PAN 均聚物在预氧化初始阶段温度较高，且会集中放 热，从而导致预氧化过程工艺难于控制。此外，集中放热会导致原丝中 PAN 分子链的断裂，并形成大孔缺陷结构，影响生产工艺稳定性和碳纤维质量。 在实际生产中，通常将丙烯腈与共聚单体进行共聚，以有效控制预氧化过 程中放热反应，共聚单体的总含量一般在 5%左右。对于制备 PAN 基碳纤维 而言，所采用的共聚单体大多为丙烯酸甲酯（MA）、甲基丙烯酸甲酯（MMA）、 甲基丙烯酸（MAA）和衣康酸（IA）。