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本书的编著是基于总结提炼作者长期从事PAN基碳纤维工程技术和基础科学问题的研究经验教训，汲取吸收国内外众多碳纤维研究和生产单位的研究成果而成的。本书介绍了PAN基碳纤维的历史、现状及发展趋势；系统阐述了PAN基碳纤维的制备，包括原材料、共聚物合成、原丝纺制、原丝的预氧化和碳化（石墨化）以及表面处理，对制备过程中间产物及碳纤维结构和性能表征方法；介绍了碳纤维生产装备、生产安全管理和碳纤维在各个领域的应用；对于促进国产聚丙烯腈基碳纤维向高性能、低成本和质量稳定方向发展，具有指导和参照作用。

第1章绪论

1.1聚丙烯腈基碳纤维结构性能特征及分类

1.1.1聚丙烯腈基碳纤维结构性能特征

1.1.2聚丙烯腈基碳纤维分类

1.2聚丙烯腈基碳纤维的制备工艺

1.3聚丙烯腈基碳纤维发展历史

1.3.1国外聚丙烯腈基碳纤维发展历史

1.3.2国内聚丙烯腈基碳纤维发展历史

1.4聚丙烯腈基碳纤维技术与产业发展趋势

1.4.1聚丙烯腈基碳纤维技术发展趋势

1.4.2聚丙烯腈基碳纤维产业发展趋势

参考文献

第2章聚丙烯腈共聚物的制备

2.1原料

2.1.1单体

2.1.2共聚单体

2.1.3引发剂和链转移剂

2.1.4溶剂

2.2聚合反应类型

2.2.1水相沉淀聚合

2.2.2溶液聚合

2.3聚合

2.3.1单体浓度对聚合反应的影响

2.3.2引发剂浓度对聚合反应的影响

2.3.3聚合温度对聚合反应的影响

2.3.4聚合时间对聚合反应的影响

2.4聚合物溶液质量指标

2.4.1固含量

2.4.2分子量及分子量分布

2.4.3黏度

2.4.4流变性

2.4.5亲水性

参考文献

第3章聚丙烯腈原丝的制备

3.1原料

3.1.1聚丙烯腈纺丝溶液

3.1.2溶剂

3.1.3水及其他沉淀剂

3.1.4油剂

3.2聚丙烯腈原丝的纺丝类型

3.2.1聚丙烯腈溶液湿法纺丝

3.2.2聚丙烯腈溶液干喷湿纺法纺丝

3.3湿法聚丙烯腈原丝的制备

3.3.1凝固成形制备聚丙烯腈初生纤维

3.3.2拉伸工艺对聚丙烯腈基纤维结构和性能的影响

3.3.3水洗工艺对原丝性能的影响

3.3.4上油对纤维性能的影响

3.3.5干燥致密化对纤维结构和性能的影响

3.3.6热定型对纤雍性能的影响

3.4干喷湿纺法聚丙烯腈原丝的制备

3.4.1干喷湿纺的喷丝板

3.4.2干喷湿纺的空气层

3.4.3干喷湿纺的凝固浴与液面稳定

3.4.4干喷湿纺凝固浴槽的导丝辊

3.4.5干喷湿纺的凝固成形

3.4.6干喷湿纺法的再拉伸与水洗

3.5聚丙烯腈原丝的结构

3.5.1聚丙烯腈的分子结构

3.5.2聚丙烯腈原丝的聚集态结构

3.5.3聚丙烯腈原丝的形态结构

3.6聚丙烯腈原丝的性能

3.6.1聚丙烯腈原丝的力学性能

3.6.2聚丙烯腈原丝的热学性能

参考文献

第4章聚丙烯腈预氧纤维的制备

4.1聚丙烯腈原丝的预氧化

4.1.1预氧化装置及工艺概述

4.1.2预氧化过程影响因素

4.2预氧化过程聚丙烯腈纤维结构的变化

4.2.1化学结构的变化

4.2.2聚集态结构的变化

4.2.3形态结构的变化

4.2.4预氧化工艺对于预氧纤维结构的影响

4.3聚丙烯腈预氧纤维的结构性能

4.3.1预氧化纤维的结构性能表征

4.3.2预氧化纤维的性能

参考文献

第5章聚丙烯腈基碳纤维的制备

5.1聚丙烯腈纤维碳化

5.1.1碳化工艺

5.1.2碳化过程的组成演变

5.1.3碳化过程小分子分解物及焦油

5.1.4碳化过程的结构演变

5.1.5碳化对性能的影响

5.2聚丙烯腈纤维高温石墨化

5.2.1高温石墨化工艺

5.2.2高温石墨化纤维组成演变

5.2.3高温石墨化纤维结构演变

5.2.4高温石墨化对性能的影响

5.3碳纤维表面处理

5.3.1表面处理方法

5.3.2表面处理效果评价

5.3.3表面处理对碳纤维性能的影响

5.4聚丙烯腈基碳纤维用上浆剂

5.4.1上浆剂种类

5.4.2上浆剂的制备

5.4.3上浆工艺

5.4.4上浆处理对碳纤维及其复合材料性能的影响

5.5聚丙烯腈基碳纤维性能表征规范

5.5.1碳纤维性能测试标准

5.5.2碳纤维单丝力学性能测试

5.5.3碳纤维束丝力学性能测试

5.5.4与碳纤维力学性能计算相关的物性测试

参考文献

第6章碳纤维复合材料

6.1碳纤维树脂基复合材料

6.1.1概述

6.1.2聚合物基体

6.1.3碳纤维增强树脂基复合材料的性能特点

6.1.4聚合物基复合材料的制备

6.1.5碳纤维树脂基复合材料的应用

6.2碳纤维金属基复合材料

6.2.1概述

6.2.2碳纤维对金属基体的增强作用

6.2.3金属基体的选择原则

6.2.4常用金属基体材料

6.2.5碳纤维金属基复合材料的制造方法

6.2.6碳纤维金属基复合材料的界面

6.2.7碳纤维金属基复合材料的结构与性能

6.2.8碳纤维金属基复合材料的应用

6.3碳纤维陶瓷基复合材料

6.3.1概述

6.3.2陶瓷基体

6.3.3碳纤维陶瓷基复合材料的分类

6.3.4碳纤维陶瓷基复合材料的制造

6.3.5碳纤维陶瓷基复合材料的应用

6.4碳纤维／碳基复合材料

6.4.1概述

6.4.2碳纤维／碳基复合材料用碳纤维的选择

6.4.3碳纤维／碳基复合材料的基体前驱体

6.4.4碳纤维／碳基复合材料的制备

6.4.5碳纤维／碳基复合材料的性能

6.4.6碳纤维／碳基复合材料的应用

参考文献

第7章聚丙烯腈基碳纤维生产装备设计和制造

7.1聚丙烯腈纺丝原液制备装置

7.1.1聚丙烯腈原液聚合装置

7.1.2脱单装置

7.1.3过滤装置

7.1.4脱泡装置

7.2聚丙烯腈纺丝及拉伸装置

7.2.1聚丙烯腈纺丝装置

7.2.2聚丙烯腈原丝水洗装置

7.2.3聚丙烯腈原丝拉伸装置

7.2.4其他辅助装置

7.3聚丙烯腈原丝预氧化及碳化装置

7.3.1送丝装置

7.3.2聚丙烯腈原丝预氧化装置

7.3.3聚丙烯腈预氧丝的碳化

7.3.4聚丙烯腈基碳纤维后处理装置

7.4聚丙烯腈基碳纤维制备计算机控制系统

7.4.1计算机技术控制系统

7.4.2聚丙烯腈原丝制备控制系统实例

7.4.3聚丙烯腈基碳纤维预氧化、碳化控制系统实例

7.5聚丙烯腈基碳纤维生产制备辅助工程

7.5.1原料精制工程

7.5.2原料回收系统

7.5.3氮气供应系统

7.5.4高纯水供应系统

7.5.5污水处理系统

7.5.6废气处理系统

7.6碳纤维生产过程中的节能降耗

参考文献

第8章碳纤维生产与安全运行

8.1碳纤维的原料毒性及安全使用

8.1.1聚合单体毒性及安全使用

8.1.2共聚单体毒性及安全使用

8.1.3聚合溶液毒性及安全使用

8.1.4聚合引发剂毒性及安全使用

8.2碳纤维制备过程的安全与保护

8.2.1原丝生产中的有害因素

8.2.2碳化生产中的有害因素

8.3碳纤维安全规章制度、操作规程

8.3.1原丝车间安全运行细则

8.3.2碳化车间安全运行细则

8.4碳纤维生产废料的处理

8.4.1废气的处理

8.4.2废水治理措施

8.4.3固体废弃物（废液）治理措施

8.5小结

参考文献

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