大直径中间相沥青纤维纺制时的剪切速率

考察了大直径中间相沥青纤维熔纺过程中中间相沥青在喷丝板微孔区内的流动特性及剪切速率。随熔纺温度及挤出流量的增加,中国相沥青在喷丝板微孔区内剪切速率相应增加。熔纺时控制了挤出流量和牵伸速率的良好匹配,获得了丝径均匀的大直径中间相沥青炭单丝。两种中间相沥青在剪切速率和由其纺制获得纤维的离散系数方面的差异,归结为常压与加压齐聚反应后中间相沥青在本性上的差异。     

纺丝工艺对带形中间相沥青基石墨纤维取向结构及热导率的影响

中间相沥青经熔融纺丝、不熔化、炭化石墨化制备了带状高导热石墨纤维.鉴于纺丝工艺对中间相分子的轴向和截面取向度的重要影响,研究了喷丝板结构和纺丝温度对中间相沥青基石墨纤维(MPGF)的取向结构和传导性能的影响.结果表明:对矩形截面喷丝的微孔,在最佳的纺丝温度下,截面长宽比越大,初生纤维内分子的取向度越高,MPGF的传导性越好.当长宽比和纺丝温度分别为9:1和305℃时,MPGF的取向度较高(97.8%),热导率达到894W/(m.K);长宽比继续增大时,更高的剪切作用致使纤维内应力较大,纺丝稳定性变差.     

沥青基Y形炭纤维的熔融纺丝

本文叙述了在实验室中用氮压式单孔纺丝机及自制的Ｙ形喷丝板，以中间相沥青为原料熔融纺制Ｙ形沥青纤维的过程，考察了纺丝因素对纤维截面形状的影响。将沥青纤维不熔化、炭化，制得了强度较大的Ｙ形炭纤维。     

沥青基Y型炭纤维的熔融纺丝

本文叙述了在实验室中用氮压式单孔纺丝机及自制的Ｙ形喷丝板，以中间相沥青为原料熔融纺制Ｙ形沥青纤维的过程，考察了纺丝因素对纤维截面形状的影响。将沥青纤维不熔化、炭化，制得了强度较大的Ｙ形炭纤维。     

中空酚醛纤维的熔纺研究及性能表征

以提纯后的热塑性酚醛树脂为原料,用圆弧狭缝式喷丝板进行熔融纺丝,经过固化液固化和热处理一系列工艺,制备出了中空酚醛纤维.结果表明:树脂提纯后可纺性能大大提高,只有在适当的熔纺条件下圆弧狭缝式喷丝板才能纺出中空结构的酚醛纤维,改变的熔纺参数,还可以纺出C形和实心圆形另外两种截面的酚醛纤维.SEM,IR,TG-DSC和强度测试等分析结果表明,所制备的中空酚醛纤维和普通实心酚醛纤维一样,具有较高的固化交联度、分解温度和残炭率,同时具有更好的力学性能.     

中间相沥青不熔化纤维自烧结制备高传导性炭材料研究

以中间相沥青为原料,通过带形截面喷丝板进行熔融纺丝,对所获中间相沥青纤维进行适度氧化处理,而后通过热压工艺将氧化中间相沥青纤维进行无黏结自烧结成型,并借助红外分析和扫描电镜等手段研究了不同最终氧化温度对带状沥青纤维的官能团变化与由其自烧结制备高导热炭材料的成型性及性能影响。结果表明:经260℃不熔化处理的中间相沥青纤维热压成型,能获得具有高密度、高抗弯强度和高传导性的新型炭材料,所制备材料的密度高达2.16 g/cm3,抗弯强度达到125.9MPa,电阻率和热导率分别达到0.56μΩm和830W/(m.K)。     

异型截面聚碳硅烷纤维的制备

以聚碳桂烷为原料,运用三叶型纺丝组件,通过熔融纺丝,制备出了异型截面聚碳硅烷纤维。研究了纺丝温度、压力、牵伸速度对纤维异形度和当量直径的影响,确立了异型截面聚碳硅烷纤维的溶融纺丝工艺。     

纤维形态对针刺非织造布吸声系数的影响

利用驻波管测试方法研究了几种不同截面异形度、不同细度与直径、不同周长比与比表面积,以及不同体积分数与空隙率纤维材料的吸声性能。实验结果表明,纤维异形截面在一定程度上影响材料吸声性能,而吸声系数受纤维异形度的影响较复杂,即异形度不是吸声系数的本质影响因素。纤维比表面积参数是影响吸声性能的本质因素,比表面积越大,气-固相声阻越大,而纤维细度即纤维平均直径与其比表面积成反比,故直径越大,吸声系数越小。纤维体积分数是影响吸声性能的又一本质因素,空隙率越小,体积分数越大,即孔洞越小,空隙率越小,吸声系数越大。     

多喷头熔体静电纺制备PET纤维膜工艺分析

采用多喷头熔体静电纺技术制备聚对苯二甲酸乙二酯(PET)纤维膜,采用正交试验法分析了主要纺丝工艺参数(纺丝电压、纺丝距离、纺丝温度和挤出气压)对所纺纤维直径和单位时间内纤维产量的影响。实验表明,纺丝电压对所纺纤维直径影响较大,电压越大,纤维直径越小,单位时间内纤维产量越大;纺丝距离减小,所纺纤维直径相应减小,单位时间内纤维产量有所提高;纺丝温度对纤维产量和直径影响相对较小;挤出气压对单位时间内纤维产量有显著影响,挤出气压的增大会增加纤维产量,但同时会增大纤维直径。     

喷丝板结构对中间相沥青炭纤维径向结构及性能的影响

采用不同长径比、孔径及新型结构的喷丝板制备中间相沥青炭纤维,研究了喷丝板结构对中间相沥青炭纤维径向结构及性能的影响,利用SEM和XRD对中间相沥青炭纤维的径向结构进行表征。结果表明,大的长径比与小的孔径有利于提高中间相沥青在喷丝板中流动时受到的取向作用,得到的炭纤维径向辐射结构明显,新型结构的喷丝板有效利用了挤出涨大效应,降低了取向作用,得到的中间相沥青炭纤维具有无序型径向结构。随着长径比的增加,炭纤维微晶层间距d002逐渐减小,微晶厚度Lc逐渐增加,当长径比L/D=2时,炭纤维径向结构为无劈裂的辐射型,具有更高的力学性能。     

同步氢化/热缩聚法制备中间相沥青的工艺研究

系统地研究了在氢化剂量固定情况下,反应温度与时间对同步氢化/热缩聚法所制得的中间相沥青(MP)性质的影响,并制得了可纺MP。研究表明反应时间同为4h时,MP的软化点和不溶分含量随反应温度的提高而升高;偏光结果显示,低温产物为中间相小球和各向同性基质的混合物,高温产物为连续中间相。反应温度同为410℃时,MP软化点和不溶分含量均随反应时间的延长而显著提高,经历了从中间相小球到小球发生融并,最后形成了马赛克织构的中间相。纺丝性能测试表明,反应温度为410或420℃,反应4h制得的中间相沥青,可以熔融纺丝,经氧化和碳化后制得两组碳纤维。     

不同晶体取向中间相沥青基带状炭纤维的制备与表征

以中间相沥青为原料, 采用不同长宽比的矩形截面喷丝板, 通过控制熔融纺丝时的收丝速率, 制得了具有不同截面尺寸和晶体取向的高定向中间相沥青基带状炭纤维, 并研究了热处理温度和喷丝孔截面尺寸对所得炭纤维结构和性能的影响。结果表明, 喷丝孔的形状和收丝速度对炭纤维的晶体取向有显著影响。当收丝速度一定时, 随着喷丝孔截面长宽比的减小, 带状炭纤维截面碳晶体层片由褶皱平行取向结构向辐射状垂直取向结构转变。随着热处理温度的升高, 所制得炭纤维的室温轴向电阻率显著减小, 热导率相应增大, 力学性能明显提高; 随着收丝速率的增大, 带状炭纤维室温轴向电阻率变化不大, 但对其力学性能有显著影响。当喷丝孔截面长宽比和纺丝速度分别为30:1和75 m/min 时, 2500℃石墨化纤维的拉伸强度和杨氏模量分别为2.53 GPa和234.77 GPa。     

Control of transversal texture in circular mesophase pitch-based carbon fibre using non-circular spinning nozzles

The transversal texture of circular-shaped carbon fibre was controlled by spinning the mesophase pitch through Y- or slit-shaped spinning nozzles. The flow direction of planar molecules along the non-circular nozzles was relaxed at their outlet into the circular shape, where the deformed texture was expected. Circular transversal shaped fibres with a random or a random-onion texture were successfully prepared by spinning the methylnaphthalene-based mesophase pitch through non-circular spinning nozzles. The spinning temperature which defines principally the viscosity of the molten pitch was the major factor to be controlled. Such carbon fibres exhibited greater strain to break and tensile strength than a fibre with a radial texture from the same pitch.     

沥青原料对沥青基碳纤维结构与性能的影响

以中间相茶沥青(AR树脂)和各向同性煤沥青(ICP)为原料,系统研究了沥青原料性质与由其制备的碳纤维结构、性能之间的关系.研究表明,AR树脂中的一维有序中间相结构在纺丝中被拉伸,形成不同中间相间的界面,成为应力集中区,在后续碳化过程因应力释放导致纤维开裂而损害其力学性能;而ICP沥青基本为无定形相结构,在纺丝过程中无明...     

聚碳硅烷的挤出胀大与Y型SiC纤维的异形度

研究了聚碳硅烷(PCS)熔体在Y型喷丝孔中的挤出胀大机理、膨胀模型以及膨胀比对Y型碳化硅纤维异形度的影响.结果表明:采用圆形喷丝孔时PCS的膨胀比为1.02～1.15,Y型喷丝孔时膨胀比为1.02～1.43,在与圆形喷丝孔成形条件相当的情况下,Y型喷丝孔的膨胀比比圆形孔的高出约15%,Y型口模周边的剪切应力分布不均、剪切应力内外差异和区域差异是造成其膨胀比增大的根本原因.PCS熔体温度降低或软化点提高,其出口挤出胀大效应增大.由于模口膨胀的影响,Y型PCS纤维的异形度比喷丝孔异形度下降10%～20%.     

Mesophase pitch-based carbon fiber spinning through a filter assembly and the microstructure evolution mechanism

A filter assembly in the upper stream of the spinneret was used to disturb the mesophase pitch (MP) melt flow during the spinning of precursor fibers. We studied the microstructure evolution mechanism of the MP-based carbon fibers during this process. Results showed that the use of filter assembly had a significant effect on the size of the split in the cross-section of carbon fibers. The split has been completely depressed in the carbon fibers spun with 50 layers of plain-weave. Selected area electron diffraction results showed that carbon fibers spun with 50 layers of plain-weave screens exhibited an apparent decrease of the orientational order of the (002) diffraction plane in both center and transition regions. The results of Raman spectroscopy indicated that, the size of graphitic microcrystalline domain in carbon fibers decreased with increasing the number of plain-weave screens in the filter assembly. Our studies confirmed the roles of the filter assembly in precursor fiber spinning to disrupt the mesophase domain formation in the MP melt and thus induce a reduced domain size.     

沥青过渡层对C/C复合材料力学性能的影响

在2D碳／碳（C／C）复合材料的碳纤维与基体热解碳间引入中间相沥青做过渡层，研究了中间相沥青的引入对C／C复合材料力学性能的影响．结果表明，与没有过渡层，普通沥青做过渡层、中间相沥青做过渡层的三类C／C复合材料比较．采用沥青做过渡层可以提高复合材料的力学性能，采用中间相沥青做过渡层制备的C／C复合材料的弯曲强度比采用普通沥青做过渡层提高44％，剪切强度提高15％．中间相沥青的引入可以使碳纤维束间和束内的结合强度不同，从而使基体断裂产生的裂纹扩散时发生偏转，复合材料的强度和韧性同时得到提高．     

中间相沥青纤维制备高导热炭材料的研究

利用中间相沥青纤维中沥青分子的高度择优取向和适度的热塑性热压制备高导热块体炭材料. 对比研究了经不同氧化处理的带形及圆形中间相沥青纤维热压所得炭材料的传导性及力学性能. 结果表明: 相对圆形纤维来说, 由于带形中间相纤维具有更高的纤维轴向取向度和纤维之间更高的接触面积, 故其热压所得材料具有更高的密度和传导性. 经260℃氧化的带形纤维热压所得炭材料的密度、抗弯强度、电阻率及热导率分别达到了2.18g·cm^-3、118.4MPa、1.13μΩm和717W/m·K.     

Control of molecular orientations in mesophase pitch-based carbon fibre by blending PVC pitch

Coal tar-derived mesophase pitch and its blends with PVC pitch in 5 or 10 wt% were spun at temperatures from 340 to 390° C by applying pressurized nitrogen. The parent mesophase pitch and the blended pitch showed an excellent spinnability at temperatures from 360 to 380° C and from 350 to 380° C, respectively, to give a thin pitch fibre of 10m diameter. The transverse texture of the fibres from the parent mesophase pitch showed the radial orientation regardless of a higher spinning temperature of 390° C. In contrast, those from the blended pitches showed random orientation even at the lower spinning temperature of 350° C. The amounts of the blend extruded by spinning at each temperature under 0.2 kg cm^–2 G^–1 were always larger than those of the mesophase pitch. It is clarified in the present study that blending PVC pitch can realize stable spinning at lower temperatures, where the molecular orientation in the transverse section of the resultant carbon fibre was controlled through decreasing the viscosity of the whole mesophase pitch.