1。4 聚丙烯腈基氧化纤维的影响因素

影响聚丙烯腈基氧化纤维功能的要素有很多，如聚合、纺丝、氧化、碳化和后处理工艺都会对聚丙烯腈基氧化纤维的功能产生重要影响[23、24]。聚丙烯腈基氧化纤维制备所采用的工艺如图1。1所示：

图1。1 PAN氧化纤维的制备工艺流程图

聚丙烯腈原丝的热稳定化（预氧化）过程在碳纤维制备过程中举足轻重，也是碳纤维生产制备进程中最耗时的工艺过程，对最终碳纤维结构和性能起着决定性作用。聚丙烯腈原丝的预氧化过程通常在空气氛围中进行，聚丙烯腈原丝在预氧化过程中会伴随着环化反应、脱氢反应、氧化反应及分解反应等多种物理、化学反应。

预氧化过程又被称为热稳定化，其可以使线型聚丙烯腈大分子发生分子内环化和分子间交联，转化为耐热梯形分子结构，使其在炭化过程，即高温下达到不熔不燃的状态，保持纤维形态并在热力学处于巩固状态，最后转化为具备乱层石墨构造的碳纤维，图1。2为聚丙烯腈原丝预氧化时化学结构变化示意图[25]。

图1。2 PAN原丝预氧化时化学结构变化示意图

大量文献证明，聚丙烯腈原丝一般在180～300℃下进行预氧化反应，在洁净空气氛围下伴随着分段牵伸现象，预氧化工艺常见的问题有原丝预氧化后表面存在物理损伤，环化反应不充分将导致相对环化率低和预氧化丝在高温下熔断。影响原丝预氧化的要素有很多，一般来说，通过改变预氧化过程中的工艺参数：提高预氧化低温氧化的温度、调节预氧化时间和改变预氧化的气体氛围等手段提高预氧化丝性能[25]。

为了将聚丙烯腈线性分子链转化成耐热的梯形构造，在高温炭化过程中，它是不燃不熔的，并保持纤维形态，并在原丝的碳化前将其预先氧化。

预氧化处理可以使聚丙烯腈原丝的线型分子链结构转化为梯形结构，使原丝在碳化过程中不熔不燃，使纤维的耐热性能增加，因此，碳化前的预氧化操作是必要的[26]。

影响预氧化因素有很多，其中，预氧化温度和预氧化时间的作用影响均不同，即温度作用并不能使用延长时间的手段来替代，预氧化温度在聚丙烯腈原丝的预氧化过程中起着关键性的作用，由于温度条件决定了环化反应能够进行的水平，据文献分析，240℃是聚丙烯腈原丝预氧化过程中的一个关键温度，也就是说，当温度高于240℃时，大部分腈基均可产生环化反应[26]。

1。5 聚丙烯腈基氧化纤维的吸波性能论文网

材料表面对辐射的电磁波具有吸收能力，并且能够将电磁波能量转化为热能或其他形式的能量，从而消耗掉电磁波的能量，这是材料的吸波原理[27]。材料表面的电磁波会因为材料材质的不同被不同形式或程度吸收并消耗，当材料介电常数和磁导率达到一定的数值时，材料才具有良好的吸波性能。

碳纤维吸波材料具有承载和减少雷达反射面的双重功能[28]，是同时具备功能与结构条优异条件的微波吸收材料，较其他吸波材料，具有硬度高、高温强度大、热膨胀系数小、热传导率高、耐蚀、抗氧化、质轻和吸收频带宽等优异性能。

活性碳纤维由具有sp、sp2、sp3杂化的碳原子组成，并且以类石墨微晶碳层面上的sp2为主要杂化方式[29、30]。碳层面上的每个碳原子有3个sp2杂化轨道，分别与同一层面内另 外3个碳原子的sp2杂化轨道相互结合形成3个σ键，剩下1个未参加杂化的2p电子（π电子），整层形成一个大π键体系。在变化的电磁场中，活性碳纤维类石墨微晶碳层面之间的π电子随电场方向的改变出现反复取向，导致电子迁移。π电子从一个平衡位置跃迁到另一个平衡位置，要克服一定的势垒，致使运动滞后于电场，产生强烈的极化弛豫，消耗了电磁波，并以热能的形式放出。