纳米碳纤维的主要原料主要包括以下几种:
一、聚丙烯腈(PAN)
重要性:聚丙烯腈基碳纤维是目前制备碳纤维的主要原料,其产量约占碳纤维总产量的95%左右。
特点:PAN基碳纤维具有高强度、高模量等优异性能,适合用于制造高性能的复合材料。
制备过程:PAN基碳纤维的制备过程通常包括纺丝、预氧化、碳化和石墨化等步骤。其中,纺丝是将PAN原料熔融或溶于溶剂中,从喷丝孔中压出并迅速凝固,形成纤维状形貌;预氧化则是在较低温度和含氧气氛中加热纤维,以提高其热稳定性;碳化和石墨化则是进一步处理,使纤维具有更高的碳含量和更优异的性能。
二、黏胶(纤维素)
占比:黏胶基碳纤维在碳纤维总产量中的占比相对较小,但也是一种重要的原料。
特点:黏胶基碳纤维具有较低的成本,但其性能可能略逊于PAN基碳纤维。
三、沥青
占比:沥青基碳纤维的产量约占碳纤维总产量的4%左右。
特点:沥青基碳纤维具有独特的物理和化学性质,如高导电性、高热导性等,在某些特定领域具有广泛的应用前景。
四、其他聚合物材料
虽然许多聚合物材料也已经被用来制备碳纤维,但目前在高性能碳纤维市场中,PAN、黏胶和沥青这三种原料占据主要位置。