碳纤维的化学处理及功能纸的研制

文章研究了化学助剂、氧化改性和偶联处理对碳纤维的分散和结合性能的影响,通过纤维分析仪图像考察了处理后纤维表面的形态,浆料的Zeta电位和吸光度及数码照片分析反映纤维的分散性能,并以不同比例碳纤维配抄纸浆制取功能纸,检测纸张的物理强度和体积电阻率。结果表明:4种化学助剂处理吐温的效果最佳,偶联改性能显著改善碳纤维的分散性能,并优于氧化改性,分散性的提高可增加功能纸的导电性和物理强度,碳纤维含量30%时达到导电材料的"渗滤阈值"。     

不同化学处理对碳纤维分散及成纸性能的影响

通过联合Zeta电位、吸光度和数码图像分析,考察了碱性预处理和不同试剂表面处理对碳纤维分散性的影响,并以碳纤维配加纸浆制取纸样,检测纸张的物理强度和体积电阻率。实验结果表明:碱性预处理可改善碳纤维分散性,吐温-80和CPAM试剂都可显著提高碳纤维分散性及成纸抗张指数和电导率,但作用机理截然不同。吐温-80通过降低固液表面张力,提高水对纤维的润湿能力,改善碳纤维分散性;CPAM则是通过形成三维空间大网络絮体,阻止碳纤维的运动聚集,来改善其在纸浆中的分散。     

高分散水性碳纤维的制备

本研究以壳聚糖盐酸盐（CHI）和十二烷基磺酸钠（SDS）制备改性剂（CHI&SDS）,采用浸渍法对BHM3碳纤维进行表面改性,以提升BMH3碳纤维在水中的分散能力。系统研究了CHI/SDS质量比、CHI&SDS改性剂质量分数及纤维长度对改性BMH3碳纤维在水中分散性的影响,并通过X射线光电子能谱仪和动态接触角测试仪,对改性BMH3碳纤维化学结构和表面润湿性进行了表征。结果表明,BMH3碳纤维经过质量分数0.15%,CHI/SDS质量比=25∶1的CHI&SDS改性剂改性后,纤维长度5 mm的改性BMH3碳纤维在水中的分散率可达96.2%,相较于未改性碳纤维提升了87.5个百分点。改性BMH3碳纤维表面含氧官能团数量显著提升,水接触角明显降低,这是BMH3碳纤维分散性能改善的原因,也是成功实现高分散水性碳纤维制备的基础。     

白泥纤维与植物纤维复合纸性能研究

鉴于白泥纤维脆性大,且难于分散,成纸强度低的问题,利用实验室自制软化剂对其进行软化。通过扫描电镜分析其软化效果,并通过白泥纤维/植物纤维复合纸性能测试,探讨了软化改性前后的白泥纤维对纸张性能的影响,同时研究了不同浓度的CPAM及CMC对白泥纤维的分散以及对白泥纤维/植物纤维复合纸强度的影响。结果表明,CPAM分散效果优于CMC,但是分散时间比CMC长。综合考虑分散效果及复合纸强度,选择0.4%的CMC作为纤维最佳分散条件,此条件下,添加30%的白泥纤维,所抄纸张的环压指数比0.4%CPAM分散条件下所抄的纸张提高64%,抗张指数提高110%。     

PEO和CPAM对纸基摩擦材料原纸性能的影响

采用碳纤维、短切芳纶纤维、芳纶浆粕、竹纤维以及海泡石绒为原料,并用抄纸的方法抄造纸基摩擦材料原纸;通过在抄造浆料中添加聚氧化乙烯（PEO）和阳离子聚丙烯酰胺（CPAM）,探究了PEO和CPAM对浆料分散性能和纸张匀度和抗张强度的影响。结果表明,PEO对浆料有良好的分散作用,CPAM对纸张有很好的增强效果,当PEO用量为0.2%、CPAM用量为0.16%时,浆料分散效果最好,成纸的匀度最高。     

温度对碳纤维表面接枝聚丙烯酰胺-丙烯酸乙酯共聚物表面改性效果的影响

采用聚合物接枝的方法在碳纤维表面化学接枝聚合聚丙烯酰胺-丙烯酸乙酯共聚物。探究了反应温度对接枝样品形貌以及界面改性效果的影响。试验表明:当接枝温度为45℃时,碳纤维表面生成了一层表面粗糙、覆盖均匀的聚合物层,纤维各项性能最佳;纤维的表面能大幅度提升,由37.45 m/Nm增加到110.16 m/Nm,提高幅度为194.15%;同时,样品与环氧树脂间的界面结合性能最佳,改性后纤维与环氧树脂间的界面剪切性能由56.45 MPa提高至111.36 MPa,提高了97%。     

燃料电池用PAN/Lyocell复合碳纤维纸的制备与性能研究

本研究以Lyocell纤维为增强纤维、PAN短切碳纤维为主体纤维,制备燃料电池气体扩散层用复合碳纤维纸（简称碳纤维纸）,探究了磨浆强度对Lyocell纤维浆料和纤维特性的影响,分析了Lyocell纤维的添加对碳纤维的分散性与碳纤维纸的强度性能、透气性能、导电性能的影响。结果表明,Lyocell纤维的添加有效提升了碳纤维的分散性能,提高了碳纤维纸前驱体（CPP）的匀度指数和强度性能,改善了碳纤维纸的强度性能、透气度和导电性能,当碳纤维与Lyocell纤维质量比为7∶3时,碳纤维纸的性能最佳,拉伸强度为14.3 MPa,抗弯强度为5.9 MPa,透气度为248 mm/s,平面电阻率为5.48 mΩ·cm。     

芳纶短切纤维-芳纶浆粕增强云母纸性能的研究

为了提高云母纸性能,研究了在CPAM改性剂作用下添加芳纶短切纤维和芳纶浆粕对云母纸性能的影响。采用单因素实验确定了芳纶纤维用量及配比、CPAM改性条件以及丁苯胶乳用量对云母纸性能的影响。实验结果表明,芳纶短切纤维和芳纶浆粕在总用量7%、配比为2∶5时,可改善云母纸的机械性能和电气性能;使用CPAM对云母鳞片进行改性,当改性时间30 min、改性浓度12%、改性剂CPAM用量1%时,芳纶云母复合纸的抗张强度较纯云母纸提高了315.8%,介电强度提高45.6%;丁苯胶乳用量为5%时,芳纶云母复合纸的抗张强度较CPAM改性芳纶云母复合纸的增加了123.9%,对其电气性能没有影响。     

碳纤维的改性及其纸基功能材料性能的研究

为了提高碳纤维和所成纸基功能材料的性能,利用一定浓度的硝酸对碳纤维进行了改性。利用X射线衍射（XRD）、扫描电镜（SEM）等分析手段对改性后碳纤维进行分析。结果表明：随着改性的进行,纤维亲水性明显提高,碳纤维在水中的分散性得到改善;碳纤维的石墨特征几乎没有变化,但观察到纤维表面受到明显的侵蚀。对纸基功能材料的物理检测结果表明：随着改性时间延长和温度的提高,碳纤维纸的匀度得到明显的改善,抗张指数呈先增加后降低的趋势,电阻率呈逐渐增大的趋势。综合考虑纤维改性效果和碳纤维纸性能的变化,确定最佳改性温度为60℃,改性时间为90min,此时碳纤维纸的抗张指数为14.2N·m/g,电阻率为0.153Ω.cm。     

高性能复合纸基摩擦材料原纸抄造工艺的初步研究

采用碳纤维、短切芳纶纤维和芳纶浆粕、竹纤维以及海泡石绒为原料,通过湿法成形制备纸基摩擦材料原纸;探讨了原纸中海泡石绒对混杂纤维的分散作用,以及在羧基丁腈胶乳和阳离子聚丙烯酰胺(CPAM)的作用下对填料、摩擦性能调节剂的吸附和粘结效用。实验结果表明:海泡石绒对混杂纤维有良好的分散作用,并能改善浆料的留着和纸页的匀度。     

聚酰胺基碳纳米管复合纤维的研究现状与进展北大核心CSCD

碳纳米管的力学、电学及热学等性能可赋予聚酰胺纤维良好功能,且聚酰胺基碳纳米管复合纤维能够保持其功能的稳定性。然而,如何提高碳纳米管在聚酰胺基体中的分散效果、降低碳纳米管应用成本,是碳纳米管复合纤维及其纺织品的重要研究方向。因此,本文结合现阶段国内外聚酰胺基碳纳米管复合纤维及纺织品的研究现状,探讨影响聚酰胺基碳纳米管复合纤维结构性能的主要因素和应用前景,为推进碳纳米管在纺织领域中的发展应用提供参考。     

碳纤维表面的氧化处理对其负载TiO2的影响

 以聚丙烯腈基碳纤维作为TiO₂的载体制备光催化材料,用质量分数为65%~68%的硝酸(115℃)对碳纤维表面进行氧化处理,采用浸渍法对碳纤维进行TiO₂负载。研究碳纤维表面的氧化处理对其负载TiO₂的影响。利用扫描电子显微镜和超声波清洗仪等对材料的表面形态、TiO₂的负载牢度等进行观察和分析。结果表明:随着对碳纤维氧化处理时间的增加,其对TiO₂的原始负载率、超声波清洗后的负载率等均有提高的趋势;以对碳纤维进行4 h左右的表面氧化处理后,负载TiO₂的效果为好。     

碳纤维表面改性处理及其基本性能表征

为改善碳纤维与树脂基体之间的界面性能,提高碳纤维的摩擦性和表面浸润性,以T300碳纤维为原料,在空气条件下采用低温等离子体技术对碳纤维表面进行改性处理。通过正交试验分析法,得到等离子体处理的最佳方案;通过场发射扫描电镜观察得出,经过改性处理后的碳纤维表面变得凹凸不平且具有明显的剥离现象,表面粗糙度增加;通过傅里叶红外光谱测试分析得出,等离子体处理后碳纤维表面引进了-CH2-0H和-COH等新的官能团。等离子体处理使得碳纤维断裂强力减小,摩擦性能提高,表面浸润性提高。在制备碳纤维复合材料时有利于纤维与树脂的结合,利于碳纤维复合材料的制备。     

从纺织废料中提取的长碳纤维

描述了一种从碳纤维纺织品废料中提取的长度大于20 mm的回用纤维的方法,它无需用撕破设备作预处理,因此再利用价值很高.回用碳纤维原料不含碳粉末和碳短纤维,其粉碎度和开松度可以调整,因此可直接进行纺织加工.这项技术能有效地防止粉尘飞扬,并且可以用市场上买得到的机器设备加工,回收股线、机织物以及编织绳、带等含碳废料.     

黄麻基活性炭纤维的制备及其吸附性能

以黄麻纤维为原料,采用磷酸为活化剂制备出一系列不同的黄麻基活性炭纤维。采用正交试验法研究影响活性炭纤维得率和吸附性能的主要因素(活化剂浓度、活化温度、活化时间),确立最佳制备工艺,即在磷酸浓度为4 mol/L,活化温度为450℃,活化时间为1 h的条件下,所制得的黄麻基活性炭纤维得率为43.67%,碘吸附值为1 221.13 mg/g,亚甲基蓝吸附值为360.14 mg/g。同时用扫描电镜观察黄麻基活性炭纤维的微观形貌。     

Adsorption of hydrogen sulfide onto activated carbon fibers: effect of pore structure and surface chemistry

To understand the nature of H2S adsorption onto carbon surfaces under dry and anoxic conditions, the effects of carbon pore structure and surface chemistry were studied using activated carbon fibers (ACFs) with different pore structures and surface areas. Surface pretreatments, including oxidation and heattreatment, were conducted before adsorption/desorption tests in a fixed-bed reactor. Raw ACFs with higher surface area showed greater adsorption and retention of sulfur, and heat treatment further enhanced adsorption and retention of sulfur. The retained amount of hydrogen sulfide correlated well with the amount of basic functional groups on the carbon surface, while the desorbed amount reflected the effect of pore structure. Temperature-programmed desorption (TPD) and thermal gravimetric analysis (TGA) showed that the retained sulfurous compounds were strongly bonded to the carbon surface. In addition, surface chemistry of the sorbent might determine the predominant form of adsorbate on the surface.     

碳纤维的平稳生产

在过去的10年中,碳纤维,或者石墨纤维、碳石墨纤维、CF,在许多应用中已经成为运动器材和飞机用的稳定、轻质材料。叙述了这种脆性纤维生产工艺中的难点及其解决方案。     

高性能聚丙烯腈基碳纤维制备技术几点思考

针对中国高性能聚丙烯腈(PAN)基碳纤维产业技术发展现状和存在的问题,就其生产过程中的一些基础问题进行总结,提出了研究和产业发展建议。在PAN原丝纺丝溶液制备过程中,可通过聚合工艺和设备的协同,实现PAN连续溶液聚合,得到均匀的PAN纺丝溶液。在原丝制备过程中,可通过凝固参数控制,调控PAN纺丝溶液细流的相分离过程,减小相分离过程形成的微孔尺寸;在干燥致密化和干热牵伸过程中,调控温湿度和张力,可控制微孔融合和PAN分子结晶与取向,制备出高品质碳纤维原丝。在预氧化和炭化过程中,通过对温度场和应力场的调控,控制预氧化过程的皮芯结构和炭化过程中的乱层石墨结构,可实现对碳纤维性能调控。     

纳米氧化镁对活性炭纤维表面的修饰

通过化学沉积法将纳米MgO微粒分散在活性炭纤维表面。分析了NaOH浓度及反应时间对活性炭纤维负载MgO的影响,得出了在活性炭纤维表面负载均匀的纳米MgO颗粒的最佳条件。利用扫描电子显微镜(SEM)观察到分散在活性炭纤维表面的MgO颗粒直径在50~100 nm之间;用X射线光电子能谱(XPS)对活性炭纤维表面进行分析,结果也表明在纤维表面存在MgO微粒。     

角蛋白/多壁碳纳米管复合纤维的制备

为促进废旧羊毛的回收利用,采用L-半胱氨酸还原法溶解羊毛提取角蛋白,将羊毛再生角蛋白溶于碳酸钠/碳酸氢钠缓冲溶液中配置成纺丝液,并且向其中添加由傅克反应制备的功能化多壁碳纳米管,通过湿法纺丝制备再生角蛋白/功能化碳纳米管复合纤维。研究结果表明：碳纳米管均匀的分散在复合纤维中,没有发生团聚现象,并且与角蛋白基体有着良好的界面作用;碳纳米管加入对纤维的结晶度有所提高,并且能够诱导角蛋白内部形成较多的β-折叠的二级结构构象;随着碳纳米管的加入,复合纤维的拉伸断裂强度增加,当碳纳米管质量分数为0.15 wt%时,拉伸断裂强度达到最大（91.5±12.6） MPa,比纯角蛋白纤维提高了139%。