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PAN原絲經(jīng)過預(yù)氧化(200～350℃，射頻負(fù)壓軟等離子法)、碳化(800～ 1200℃，微波加熱法)到石墨化(2400~ 2600℃，射頻加熱法)，主要受到牽伸狀態(tài)下的溫度控制。在這一形成過程中達(dá)到纖維定型、碳元素富集，分子結(jié)構(gòu)從聚丙烯腈高分子結(jié)構(gòu)一亂層的石墨結(jié)構(gòu)一三維有序的石墨結(jié)構(gòu)。
國內(nèi)有自主知識產(chǎn)權(quán)的“射頻法碳纖維石墨化生工藝”開辟了碳纖維生產(chǎn)的創(chuàng)新之路，它采用射頻負(fù)壓軟等離子法預(yù)氧化 PAN原絲，接著用微波加熱法碳化，后用射頻加熱法石墨化形成小絲束碳纖維。
射頻負(fù)壓軟等離子法預(yù)氧化
PAN原絲預(yù)氧化是一個(gè)氧化、脫氫、脫氮和環(huán)化 的過程， 達(dá)到碳元素富集和纖維定型目的。由于等離子體的活性遠(yuǎn)比分子和中性原子大，在離子狀態(tài)下能夠?qū)崿F(xiàn)氧化，所以在生產(chǎn)過程中把工頻電能通過射頻發(fā)生器轉(zhuǎn)化成射頻電磁場能量，再將石英容器的氣體抽成負(fù)壓，在射頻電磁場的激發(fā)下， 使之電離形成等離子體。由于在常溫下就能獲得帶電的氧離子，因此， 可以在遠(yuǎn)低于350℃的條件下完成高溫狀態(tài)下的化學(xué)過程。大動(dòng)能離子對PAN的分子結(jié)構(gòu)有破壞性需濾除，留下弱離子即軟等離子，它們在有機(jī)物分子鏈空間的滲透能力非常強(qiáng)，可緩解“皮芯”現(xiàn)象。加工過程中還采用了射頻極化法，能夠里外同時(shí)進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，有效地減輕了氧化過程中的表里不一狀況。
預(yù)氧化纖維微波碳化
用微波對預(yù)氧化纖維進(jìn)行碳化是在電磁場中吸收電磁波的能量并轉(zhuǎn)化為熱量，電磁場的遞質(zhì)加熱后過渡到富集碳原子，再直接對纖維加熱。由于電磁波傳播的方向與走絲方向相反，使得碳化過程從低溫區(qū)移向高溫區(qū)。另外，走絲速度很快，每束纖維都用1個(gè)走絲單元，這樣，走絲速度和牽伸力就能分別控制，實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)即時(shí)調(diào)節(jié)。電磁波對纖維有很強(qiáng)的穿透作用，電磁波能瞬時(shí)作用在纖維整個(gè)截面的表里，避免了所謂的“皮芯”現(xiàn)象．
射頻法小絲束碳纖維石墨化
碳化碳纖維在牽伸狀態(tài)下加熱到2400~ 2600℃，碳體積分?jǐn)?shù)達(dá)0.99以上，纖維的亂層結(jié)構(gòu)變?yōu)槿S有序的結(jié)構(gòu)，模量大幅提高成為高模量碳纖維，此過程亦稱石墨化。因射頻的波長比微波長，采用射頻感應(yīng)加熱法能夠使電磁波對纖維有足夠的作用時(shí)間，容易控制。經(jīng)過射頻法石墨化的碳纖維消除了“皮芯”結(jié)構(gòu)具有熱效率高、纖維的離散系數(shù)小等優(yōu)點(diǎn)。