通過聚丙烯腈纖維和瀝青纖維制取碳纖維
碳纖維的制備
由于碳元素在高溫下不會熔融，也不會溶解于溶劑,因此不可能按一般合成纖維那樣通過熔融紡絲或使用溶劑進行濕法或干法紡絲來制備。碳纖維只能通過有機纖維的固相碳化或低分子烴類的氣相熱解生長來制取。氣相法是由烴或芳烴等小分子有機物在惰性氣流下高溫熱解，再沉積而成纖維狀物質。其制造條件苛刻,又得不到長纖維，只能是晶須或短纖維。所以，目前都是由有機纖維固相碳化來制取碳纖維。人們對眾多有機纖維的碳化進行了研究，發現具有工業意義的原絲主要有聚丙烯腈纖維、瀝青纖維、纖維素纖維3三大類。
( 1 )從聚丙烯腈纖維制取碳纖維
PAN纖維在氧存在下進行熱處理( - -般稱為預氧化過程)時，主要發生了環化、脫氫和氧化反應。預氧化的作用主要是使纖維具有耐熱性,并形成剛性較大的平面環,為進一步碳化形成碳纖維的平面結構打下基礎，如圖2-1所示。預氧化絲在惰性氣氛中進行高溫處理(一般稱為碳化過程)，放出H2O、NH3、HCN、CH4等多種裂解氣體，分子發生交聯、芳構化,碳網平面逐漸形成，并隨碳化溫度的增加進一步增大 ,終得到碳纖維。PAN的碳化過程如圖2-2所示。
( 2 )從瀝青纖維制取碳纖維
瀝青基碳纖維主要有各向同性瀝青基碳纖維(力學性能較低)和各向異性瀝青基碳纖維。瀝青是含有多種芳烴的混合物，含碳量-般為91% ~ 96.5%。瀝青原料的選擇對制備碳纖維的工藝和產品質量有著重大的影響，因此要對原料進行系列的處理 :熱加工處理除去其中低沸點餾分;溶劑抽提除去雜質及碳化性能差的成分,提高紡絲性;加氫處理提高碳化得率;樹脂化提高熔融性、可紡性。經熔融紡絲制得的瀝青纖維要經不熔化處理(可采用氣相氧化或液相氧化，主要是脫水、烴基、羧基和甲烷)。不熔化的目的是使側鏈烷烴部分被氧化及形成交聯結構，使反應差的芳烴中引入熱反應性高的含氧官能團,利用這一反應使瀝青纖維能在熔點以下的溫度進行縮合反應。
