国内外PAN基碳纤维的研究进展

介绍了聚丙烯腈基碳纤维材料的应用与聚丙烯腈基碳纤维生产技术在国内外的现状与发展,重点介绍了PAN基碳纤维原丝的制备工艺,聚合体系的组成与研制,纺丝工艺的特点及PAN原丝预氧化工艺和PAN的碳化工艺的研究。在现阶段我国聚丙烯腈基碳纤维在生产与研制上与国外的差距,并对高性能碳纤维复合材料产业在我国的发展作了展望。     

浅论应用碳纤维的领域

碳纤维是一种高性能的纤维增强体材料。发展到目前阶段,碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)是最先进的复合材料。目前,碳纤维主要应用在航天领域、航空领域、汽车、体育休闲四大领域,其中航天领域应用聚丙烯腈基碳纤维、沥青基碳纤维、粘胶基碳纤维较为普遍;航空领域应用PAN基碳纤维较为普遍;汽车领域应用碳纤维种类多样;体育休闲领域应用树脂基碳纤维较为普遍。     

电子束辐射接枝对PAN基碳纤维的表面改性

采用电子束加速器辐射接枝方法对聚丙烯腈(PAN)基碳纤维进行表面改性,研究了接枝单体种类对接枝率及其环氧树脂基复合材料力学性能的影响,分析了辐射接枝前后PAN基碳纤维的表面形貌与化学结构以及其复合材料界面断口的形貌变化。结果表明:电子束辐射接枝改性的PAN基碳纤维表面粗糙度增加,表面活性官能团增多,与树脂的机械锲合作用增强,其树脂基复合材料断口表而较为平整;乙二胺/水溶液体系是辐射接枝改性的理想溶液,在200 kGy的电子束辐射下,PAN基碳纤维表面的接枝率为6.66%,复合材料的层间剪切强度提高了45.1%。     

异氰酸酯基偶联剂改性PAN基碳纤维增强聚三唑复合材料的研究

采用异氰酸酯基偶联剂(A1)对聚丙烯腈(PAN)基碳纤维表面进行处理,制备了碳纤维增强聚三唑(PTA)复合材料;考察了偶联剂A1改性PAN基碳纤维的工艺;对比了溶剂丙酮中水分的影响。结果表明:工业丙酮为溶剂时,加入偶联剂A1缩短了PTA树脂胶液贮存期,需现配现用;偶联剂A1处理PAN基碳纤维,预处理法使T700碳纤维布/增强复合材料剪切强度提高39.2%,迁移法提高9.5%,相比用分析纯丙酮为溶剂的体系,改性效果降低;偶联剂A1在PAN基碳纤维表面生成脲类等极性化合物,增强了与树脂基体的氢键吸附,改善了复合材料的界面粘结,但工业丙酮中的水分消耗了偶联剂的作用基团,过量的杂质削弱了偶联剂与纤维的化学作用。     

阳极氧化处理对PAN基碳纤维性能的影响

利用阳极氧化技术对聚丙烯腈(PAN)基碳纤维表面进行改性处理,研究了处理前后PAN基碳纤维表面润湿性能及力学性能的变化,分析了阳极氧化处理时电流强度对PAN基碳纤维及其增强环氧树脂基复合材料性能的影响。结果表明:阳极氧化处理后,PAN基碳纤维的润湿性提高,其中碳纤维与水、乙醇的接触角分别由处理前的64.6°,50.9°降至处理后的24.6°,28.1°,其表面能由未处理的37.4 m N/m提高到处理后的83.3 m N/m,经水洗干燥处理后,碳纤维润湿性及表面能有所降低;阳极氧化过程中,随着电流强度的提高,PAN基碳纤维的线密度及拉伸强度出现先升高后降低现象;阳极氧化处理后,碳纤维表面活性提高,碳纤维/环氧树脂基复合材料层间剪切强度较未处理时的最大增幅达到86%;阳极氧化处理PAN基碳纤维的最佳电流强度为14 A。     

聚合物复合材料技术的现状与新动向

介绍了玻璃纤维增强复合材料、碳纤维增强复合材料、天然纤维增强复合材料、芳香族聚酰胺纤维增强复合材料的生产情况,重点讨论了纳米纤维复合材料、生物基复合材料、高性能聚合物复合材料的研发进展,对国内聚合物复合材料的发展提出了建议。     

聚丙烯腈基碳纤维及其增强复合材料

聚丙烯腈（PAN）基碳纤维作为一种高比强度和高比模量的增强型与功能型高性能纤维材料,在航空航天、国防军工及文体用品等方面都有广泛的应用。文章主要介绍了聚丙烯腈基碳纤维的制备、结构与性能及其在复合材料中的应用。     

文摘

高性能碳纤维原丝与干喷湿纺犤刊,中犦/贺福//高科技纤维与应用,2004,29(4):6～12干喷湿纺兼备干法和湿法的优点,是新一代纺丝方法,此法在国外已用在工业生产线上,并纺出高性能PAN原丝和制得高质量碳纤维。此法还在完善和提高,普及已为期不远。图9表2参8短碳纤维增强碳化硅基复合材料的制备犤刊,中犦/周长城,周新贵,等//高科技纤维与应用,2004,29(4):35～37短纤维的分散均匀性一直是短纤维复合材料应用受限的主要原因。采用固相球磨分散和熔融渗硅工艺,可得到均匀分散的短碳纤维增强碳化硅基复合材料。并利用金相显微镜观察复合材料微观形…     

异形微型碳纤维复合材料对混凝土力学性能的影响

通过轴心拉伸试验考察了棒状、片状(宽、窄)、波浪形这几种异形微型聚丙烯腈(PAN)基碳纤维复合材料对混凝土力学性能的影响。实验表明:碳纤维复合材料的加入可以有效、较大程度地提高混凝土的抗拉强度、强度和抗折强度。其中,与基准混凝土相比,异形微型碳纤维增强混凝土的抗拉强度最大可提高64%;增强混凝土的标号最大可从C40~C45级增加为C60级;随着复合材料比表面积和的增加,增强混凝土的强度和抗折强度最大可分别提高45.6%和50.6%;此外,在相同尺寸及比表面积下,波浪形碳纤维混凝土比片状碳纤维混凝土更难被折断。以上均证明PAN基碳纤维复合材料对混凝土有较好的增韧作用。     

碳纤维增强环氧树脂基复合材料低温改性研究进展

随着航天、应用超导技术和大型低温工程等高科技的迅猛发展,高性能碳纤维增强环氧树脂基复合材料在低温下的应用愈来愈受到人们的重视。论文综述了近年来碳纤维增强环氧树脂基复合材料低温改性的研究进展,并展望了其未来的发展方向。     

近期碳纤维及其复合材料的新发展

综述了近一年来东丽通过2013年9月收购世界最大的大丝束聚丙烯腈基碳纤维(PAN-CF)企业ZOLTEK后,其销售额比去年同期提高40%,同时不断提高小丝束PAN-CF产能,开发出T1100超高性能新品种,并大力发展下游复合材料产业链,使之一举成为世界顶级碳纤维企业。其他两家日本PAN-CF厂家及更多的日本企业纷纷发展碳纤维复合材料(CFRP)产业,特别是面向航空工业和汽车产业的高档CFRP制品,以确保未来的领先地位和日本经济的可持续发展。并介绍了碳纤维增强热固性树脂和热塑性树脂的新发展和新技术,特别是美国火箭发动机壳体材料的沿革和复合材料的脱热压罐技术的发展趋势。     

利用扫描电子显微镜研究聚丙烯腈基碳纤维的形态结构

采用扫描电子显微镜(SEM)研究了聚丙烯腈(PAN)基原丝及其碳纤维的缺陷和表面沟槽等形态结构,并分析了表面处理后碳纤维与树脂基体的结合状态.结果显示:SEM可以直观地观察到PAN原丝及其碳纤维的表面及内部缺陷,这些缺陷主要遗传自原丝;经表面处理后,碳纤维与树脂基体间结合程度和强度显著提高.     

聚丙烯腈基碳纤维的研究进展

本文简要介绍了聚丙烯腈基碳纤维的国内外发展历程和现状,碳纤维及其复合材料的应用进展,详细介绍了碳纤维生产工艺包括原丝制备、预氧化、碳化的一些新进展,并对我国聚丙烯腈基碳纤维的发展提出了一些建议。     

Effects of needle-punched felt structure on the mechanical properties of carbon/carbon composites

The effects of needle-punched felt structure, including mass ratio of non-woven cloth to short-cut fiber web, PAN-based carbon fiber types of non-woven cloth and thickness of unit (one layer of non-woven cloth and short-cut web was named as a unit), on the flexural properties of C/C composites from pressure gradient CVI are discussed. Results show that flexural strength and modulus increase when mass ratio of non-woven cloth to short-cut fiber web changes from 7:3 to 6:4 and that PAN-based carbon fiber types of non-woven cloth strongly influence the flexural properties. The strength of C/C composites is not linear with the strength of non-woven cloth carbon fiber because of the important interface between carbon fiber and matrix carbon. It is suitable to choose T300 or T700 as reinforcing carbon fiber for C/C composites in the present study. An optimum unit number per cm of the needle-punched felts for higher flexural properties exists.     

碳纤维增强复合材料技术发展现状及趋势

简要叙述了碳纤维和树脂基体的发展历程及现状，介绍了目前碳纤维增强复合材料在固体火箭发动机及空间技术上的应用情况。对我国碳纤维复合材料发展过程中存在的问题进行了初步分析并提出了建议。     

碳纤维复合材料激光切割综述

综述了激光切割碳纤维复合材料的国内外研究进展,阐述了激光切割碳纤维复合材料的特点、表面质量及其影响因素,总结了激光切割碳纤维复合材料的表面质量的研究进展,最后对激光切割碳纤维复合材料的发展趋势进行了展望。     

Research and application prospect of short carbon fiber reinforced ceramic composites

With the advantage of high temperature resistance, low expansion, low density and excellent thermal stability, carbon fiber reinforced ceramic composites have a very wide range of applications in aerospace, military, energy, chemical industries and transportation. Short carbon fiber reinforced ceramic composites are characterized by simple processes, low manufacturing costs, short preparation times and automated production, can be used in fields such as friction materials and thermal protection system. This paper reviews the current status and recent advances in research on homogenization techniques, mechanical properties, thermal properties and frictional properties of short carbon fiber reinforce ceramic composites. Different processing routes for short carbon fiber reinforced ceramic composites, including reactive melt infiltration (RMI), hot pressing (HP), spark plasma sintering (SPS) and pressureless sintering, the advantages and drawbacks of each method are briefly discussed. The future development direction of low-cost manufacturing short carbon fiber reinforced ceramic composites is prospected.     

聚丙烯腈(PAN)基炭纤维工业生产及应用

综述了炭纤维应用领域国内外市场,介绍炭纤维生产工艺过程及使用设备,指出当前国内炭纤维与国外产品的差距,并就当前我国炭纤维的发展现状给出了具体的应对措施,对发展我国炭纤维工业具有一定的指导意义。