碳化高分子

碳化高分子（carbonized polymer），理学-化学-高分子化学-合成高分子-〔其他类型高分子〕-碳化高分子，聚合物经过碳化（一种热处理，使化合物中的非碳成分如氢、氧、氮、硫等全部或大部分挥发掉）而制成的一种含碳量很高的合成材料。具有耐高温、高强度、高模量等特殊性能，广泛用于航天工业、吸附剂制造等领域。碳化高分子是在研究聚合物的热稳定性试验中发展起来的。20世纪50年代，开始研究聚氯乙烯、聚偏二氯乙烯、聚乙烯醇、苯乙烯-二乙烯苯共聚物的碳化。60年代初，发表了聚丙烯腈经热处理制成碳化聚丙烯腈纤维的研究成果。碳纤维工业制备包括以下几个关键步骤：①合成具有特定序列结构的丙烯腈-丙烯酸酯-衣康酸三元共聚物。②通过纺丝获得高度取向纤维。③预氧化，在机械力场下稳定取向状态，于空气中加热至240～300℃，聚丙烯腈开始脱氢等小分子并通过氰基环化形成梯形结构，随后牵伸中的纤维移至惰性气氛加热到1000～1400℃炭化。使纤维中形成石墨化片层结构，该片层沿纤维轴向高度取向，最终成为高强高模纤维；当升温到3000℃后可得到高模量碳纤维。