原丝制备是碳纤维制备的核心环节，原丝的质量和成本很大程度上决定了碳纤维的质量和生产成本。据《高科技纤维与应用》，碳纤维的强度显著地依赖于原丝的微观形态结构及其致密性，如果原丝的分子结构和聚集态结构存在不同程度的缺陷，必将严重影响碳纤维的质量和性能。以 PAN 原丝为例，其制备流程较长，主要包括聚合、纺丝、蒸汽牵伸、上油、卷绕等工序，其中，聚合和纺丝是原丝制备的重要工序。
PAN 基聚合物溶剂包括二甲基亚砜（DMSO）、二甲基甲酰胺（DMF）、二甲基乙酰胺（DMAc）、硫氰酸钠（NaSCN）水溶液、氯化锌（ZnCl2）水溶液等，其中，以 DMSO为溶剂纺丝得到的 PAN 基原丝产量最大，碳纤维的力学性能最稳定。因此，在使用单一溶剂纺丝的情况下，DMSO 溶剂纺丝效率更高，更有利于降低原丝制备成本。
按照纺丝方法可将 PAN 基原丝的制备工艺主要分为湿法纺丝和干湿法纺丝两种。干湿法纺丝即干喷湿纺，纺丝液经喷丝孔喷出后不立即进入凝固浴，而是先经过空气层，再进入凝固浴进行双扩散、相分离和形成丝条。干湿法可纺出的纤维体密度较高，表面平滑没有沟槽的高性能碳纤维丝束，且可实现高速纺丝，逐渐成为 PAN 基碳纤维纺丝方法的主流研究方向。东丽生产的 T700、T800、T1000 碳纤维均是通过干湿法纺丝工艺制备的。


【备用下载】
乐晴智库搜集整理
百度 乐晴智库，更多深度行业研究资料