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炭纤维具有高比强，高比模，是一种增强型和功能型的新型纤维材料，在20世纪60年代被迅速发展起来的新高科技产品。其综合性能优异，有低的密度、耐高温，耐化学腐蚀、耐热冲击和耐摩擦性能都很优异。并且其拥有良好的导热、导电和抗辐射性能，在阻尼、减震和降噪等方面也有其突出的性能特点。作为纤维材料，其和聚丙烯腈纤维原丝一样有柔软性，可纺织和可编性能。因为其具有高比强高比模这两大突出特点，也正是因为这两大特点使得它在航空航天、国防军事等尖端领域的到了广泛的应用。随着近几年科学技术的发展，新的应用技术领域的开发，炭纤维价格也在逐步的降低，使炭纤维在一般的工业用途上尤其是作为增强材料上更是取得了新的突破性的进展，也让炭纤维走进了人们的生活中，在高级体育用品、医疗器械和汽车零部件制造业等领域也成为了炭纤维的应用范围。在以后的时间里炭纤维还会得到更加迅猛的发展[8-9]。69512
炭纤维前驱体的制备有很多种方法和原料，比如：聚丙烯腈、沥青、木质素、酚醛树脂、聚氯乙烯、聚苯并噬哇和粘胶纤维等多种制备原材料。而在目前为止，作为能够成为工业生产的原材料只有三种，分别是聚丙烯腈、沥青和粘胶纤维，而在这三者之间综合性能最强的则是由聚丙烯腈纤维原丝制备的炭纤维，其产量达到了90%以上[8-9]。论文网
聚丙烯腈基炭纤维是以聚丙烯腈纤维为原料，经过预氧化、炭化等工艺制得的炭纤维材料，具有优异的力学性能和耐腐蚀、耐烧蚀、导电导热性好等特点。
最早开始对聚丙烯腈纤维进行热稳定化反应的研究是在20世纪50年代，而纤维环化结构是由Houtz[10]首先提出来，Burlant[11]、LaCombe[12]、Grassie[13]等人后来接受了此结构并做了进一步的改进，这也就是现在经常被引用的聚酰亚胺“梯形结构”的前身与现在[14]。
2聚丙烯腈基碳纤维的国外发展现状
聚丙烯腈基纤维的生产在世界上最早起步于20世纪60年代，在经过70~80年代的稳步增长，到了90年代则出现了聚丙烯腈基炭纤维的飞速发展时代，直至21世纪迎来了其扩大生产规模发展的新时期。最早在1959年时候进藤昭男在日本的大阪工业试验所研究发明了生产聚丙烯腈基炭纤维的技术路线。[15]日本东丽公司在1962年时候也开始了生产炭纤维的历程，同时开启对炭纤维生产的原材料进行研究，在1967年时成功生产出T300聚丙烯腈基炭纤维。作为先进炭纤维生产技术的代表日本东丽公司在1969年成功的研究出了特殊单体共聚聚丙烯腈基炭纤维，并结合了美国联合碳化物公司(Union Carbide)的炭化技术，生产出了高强度、高模量炭纤维[16,17]。在1963年，英国皇家航空研究所的瓦特等人通过对聚丙烯腈纤维原丝生产技术的改进，制得具有高的轴向强度和弹性模量的碳纤维，[17]奠定了现代制造聚丙烯腈基炭纤维的工艺基础[18]。原先苏联刚开始研究炭纤维的时候是以人造丝为原料来制的炭纤维的，而在后来业转型为用聚丙烯腈原丝来制造炭纤维。在目前，日本东丽公司对炭纤维的生产和研发都处于世界领先水平。
在20世纪70年代末至80年代左右，在国外的许多用聚丙烯腈纤维作为原材料制造炭纤维的公司或厂家在原材料的供应，以及炭纤维的生产和销售等方面广泛的参与竞争与合作，因此而促进了聚丙烯腈基炭纤维工业的长期发展。在进入90年代以后，由于Ⅳ心基碳纤维所表现出的优越性能，其应用领域也在日益的扩展[19]。当前世界上以聚丙烯腈纤维为原丝制造的炭纤维已经进入了发展旺盛的成熟期，而其成熟期的主要表现则为以下三点：（1）聚丙烯腈基炭纤维生产产量的急速上升，大型化的生产规模以及产品价格的下降；（2）聚丙烯腈基炭纤维的生产技术和工艺的不断改进加之生产设备的不断更新，从而使炭纤维的各项性能不断的提高；（3）炭纤维的应用领域由高科技、军事部门扩展到了各个民用工业部门，更加深入民业，诸如汽车、飞机、体育用品等。