在碳纖維的世界里，PAN基碳纖維和瀝青基碳纖維是兩種截然不同的材料，它們各自有著獨(dú)特的特性和應(yīng)用場(chǎng)景。最常見(jiàn)的碳纖維是PAN基碳纖維，占碳纖維總產(chǎn)量的95%以上。

PAN基碳纖維轉(zhuǎn)化率在50%至55%之間，主要因其適中的模量和高拉伸強(qiáng)度而被廣泛用于結(jié)構(gòu)增強(qiáng)。相比之下，瀝青基碳纖維的轉(zhuǎn)化率約為80%或更高，能夠達(dá)到遠(yuǎn)超PAN基碳纖維的模量，同時(shí)在導(dǎo)電性和導(dǎo)熱性方面也表現(xiàn)出色。

PAN基碳纖維生產(chǎn)過(guò)程中，由于碳產(chǎn)率較低，需要配置更大的廢氣處理系統(tǒng)。PAN和瀝青的廢氣成分差異很大，PAN廢氣中包含HCN（氫氰酸），而瀝青碳纖維工藝幾乎不釋放HCN。瀝青廢氣的主要成分是CO、CO2和H2，而PAN廢氣的主要成分是HCN、NH3、CO、CO2和H2。兩種工藝都會(huì)產(chǎn)生一些焦油和炭。

       在殘留物方面，硫是瀝青碳纖維中常見(jiàn)的天然殘留物，而PAN碳纖維的硫殘留僅在使用DMSO作為溶劑且脫硫不完全時(shí)才會(huì)出現(xiàn)。硫在PAN中不受歡迎，因?yàn)闀?huì)導(dǎo)致高低溫爐中的金屬粉化和腐蝕。相比之下，瀝青中的硫在極高溫度（>2500°C）下才可能成為問(wèn)題，對(duì)設(shè)備的影響較小。

PAN基碳纖維還可能殘留鈉，這源于紡絲過(guò)程中使用的硫氰酸鈉溶劑（部分公司采用NaSCN技術(shù)路線）。鈉殘留會(huì)在高溫爐中反應(yīng)生成有毒的氰化鈉。對(duì)于兩種前體，了解紡絲過(guò)程中殘留物的析出和相關(guān)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)至關(guān)重要，以選擇合適的材料并設(shè)計(jì)出應(yīng)對(duì)潛在問(wèn)題的方案。

此外，關(guān)于纖維在熱處理過(guò)程中物理上析出的物質(zhì)，瀝青和PAN之間的另一個(gè)顯著差異是產(chǎn)生的顆粒物數(shù)量。與瀝青析出的顆粒物有限不同，PAN纖維會(huì)產(chǎn)生大量必須處理的顆粒物，并且可能需要額外設(shè)備如排氣煙囪處的袋式除塵器來(lái)捕獲這些顆粒物。

        為了使PAN基碳纖維達(dá)到最高模量，需要使用超高溫爐進(jìn)行進(jìn)一步熱加工，這增加了設(shè)備成本。而瀝青基碳纖維無(wú)需此額外步驟即可達(dá)到更高的模量，因?yàn)樗诔跏茧A段就比PAN更有序。

為了獲得優(yōu)異的機(jī)械性能，PAN與瀝青不同，必須通過(guò)穩(wěn)定化和碳化進(jìn)行牽伸。這種牽伸引入了額外的設(shè)備（張力架），并且根據(jù)這些設(shè)備原產(chǎn)國(guó)的不同，可能需要特殊的出口許可證。而瀝青基碳纖維的性能在紡絲過(guò)程中就已經(jīng)確定，無(wú)需牽伸。

在加工過(guò)程中，PAN基碳纖維可以支撐遠(yuǎn)超自身重量的負(fù)荷，無(wú)需額外支撐。而瀝青基碳纖維在加工過(guò)程中需要支撐，通常直接紡到帶上，然后送入穩(wěn)定化烘箱，形成非織造氈。

瀝青基碳纖維的絲束單絲數(shù)量通常小于2k，而PAN基碳纖維的絲束單絲數(shù)量范圍很大，從1k到600k不等。盡管PAN紡絲工藝難度較大，但已廣為人知并用于大規(guī)模生產(chǎn)。相比之下，瀝青基碳纖維的純化和紡絲過(guò)程更難掌握，尚未被充分理解和廣泛應(yīng)用。

這場(chǎng)碳纖維界的“雙雄對(duì)決”，究竟誰(shuí)將在未來(lái)大放異彩？這不僅取決于技術(shù)的進(jìn)步，還與市場(chǎng)需求和應(yīng)用場(chǎng)景密切相關(guān)。

你更看好哪一方？歡迎留言分享你的看法！