雷 帅，张 校，钟 珊，刘正博，曹维宇，徐樑华

(北京化工大学 碳纤维及功能高分子教育部重点实验室，北京 100029)

聚丙烯腈热稳定化纤维的裂解行为

雷 帅，张 校，钟 珊，刘正博，曹维宇，徐樑华

(北京化工大学 碳纤维及功能高分子教育部重点实验室，北京 100029)

在聚丙烯腈基碳纤维(PANCF)制备过程中会有40%～50%的质量损失，主要发生在300～800℃范围内。对PAN裂解失重行为的研究有利于理解PANCF类石墨结构的形成机理，为制备高性能碳纤维和提高碳化收率提供理论依据。通过热重分析法(TGA)模拟PAN纤维的裂解失重过程，结果表明：在空气中进行稳定化的纤维主要有两个阶段的裂解，分别受腈基的环化率和氧含量控制。环化率和氧含量通过影响裂解行为在碳纤维中形成的缺陷结构，最终影响碳纤维的致密性。环化率越高，形成的缺陷结构越少，碳纤维的致密性越好；相反氧含量越高，形成缺陷结构越多，碳纤维的致密性越差。

聚丙烯腈；稳定化；裂解；碳纤维；体密度

聚丙烯腈(PAN)稳定化纤维在低温碳化(300～700℃)过程中会发生大量的裂解失重[1]，H,O,N等非碳元素以小分子气体或液态焦油的形式脱除[2-4]，同时带走大量的碳原子。怎样减少碳元素的脱除，提高碳化收率是研究者们比较关心的问题，这对于碳纤维的低成本化具有重大意义。此外，从结构转变的角度来看，PAN稳定化纤维的这种裂解行为是纤维中的芳环与不饱和双键组成的共轭结构向较大尺寸的类石墨片层结构转变的唯一途径，这直接影响到碳纤维的力学性能[5-8]。……