预氧化拉伸对PAN基碳纤维结构和性能的影响

借助X射线衍射、元素分析等表征手段,研究了聚丙烯腈(PAN)纤维在预氧化过程中拉伸对纤维孔隙结构、预氧丝氧含量和最终碳纤维力学性能的影响。结果表明:随着拉伸倍数的增大,PAN预氧丝的平均孔径和孔隙率均减小;经一定拉伸后PAN基碳纤维的强度和模量均有所增加,但当拉伸到一定程度后,PAN预氧丝的氧含量呈下降趋势,纤维未形成稳定的耐热梯形结构,PAN基碳纤维力学性能显著下降。     

氮气中环化热处理对聚丙烯腈纤维不熔化的影响

在聚丙烯腈(PAN)纤维不熔化过程中,由于受到热作用,分子链沿纤维轴向发生热收缩,分子解取向.在不熔化过程中抑制纤维的收缩,使分子保持较高的取向度,有利于得到具有较高微晶取向度的碳纤维.研究了聚丙烯腈纤维在氮气气氛下热处理后的化学结构变化,考察了氮气处理对纤维热收缩性的抑制.     

超临界条件对沥青泡沫炭结构的影响

以煤焦油沥青为原料,在高压反应釜中,选择合适溶剂在超临界流体状态下制备了沥青泡沫,经过氧化、炭化制备成泡沫炭.根据沥青的流变性能和溶解性能选择了甲苯作为溶剂,考察了溶剂比例、发泡温度、压力及压力释放速率对沥青泡沫孔结构的影响.从超临界体系相平衡分析了超临界流体对沥青泡沫形成的作用机理.实验表明,在溶剂比例为10%～50%,初始压力2.5～4.0MPa,发泡温度在290～315℃,保温时间4小时,压力释放速率为0.5～1.OMPa/s的条件下,制备出泡孔结构均匀、孔径分布300～1 500μ、开孔率高的沥青泡沫.通过调节不同的溶剂比例、发泡温度和压力、压力释放速率等条件,可以控制沥青泡沫的孔结构.     

聚丙烯腈(PAN)基纤维中微孔的2维小角X射线散射

应用二维小角X射线散射技术对PAN原丝、预氧丝、碳化丝纤维样品进行表征并采用Fankuchen切线法处理实验数据,得到微孔的平均结构信息。X射线散射集中在探测器平面赤道方向,原丝、预氧丝样品的散射强度相近并小于碳化丝散射强度,表明PAN基纤维在热处理过程中,纤维内部微孔一直沿纤维轴方向择优取向,在预氧化阶段微孔含量和大小基本保持不变,而在碳化阶段将产生大量微孔,并使微孔取向角增大。散射数据均呈现Porod正偏离,说明纤维内部还存在1nm以下的微结构起伏。     

聚丙烯腈纤维预氧化工艺条件对孔隙结构的影响

借助场发射扫描电镜和小角X-射线散射对聚丙烯腈纤维的孔隙结构进行了研究。结果表明,聚丙烯腈纤维中的孔洞多为长条形且具有取向性的微孔。在预氧化温度区域,孔隙结构参数(平均孔径和孔隙率)变化不明显;但随着拉伸比的增大,其均呈下降趋势。因此,对聚丙烯腈纤维孔隙结构在预氧化过程中演变情况的研究,为进一步探讨孔隙结构对预氧化过程的影响奠定了基础。     

高温浸铁对碳纤维结构与性能的影响

研究了Fe离子在石墨化过程中对聚丙烯腈基碳纤维结构与性能的影响。采用不同浓度的FeCl3溶液对碳纤维进行浸渍,并在2500℃进行高温处理。通过扫描电镜、X射线衍射、体密度、力学性能等测试手段考察了碳纤维的结构和性能。结果表明,经过高温处理后,Fe离子具有催化石墨化效应,促进了碳纤维从乱层结构向石墨结构的转变;碳纤维微晶尺寸、层间距、弹性模量增加,表面形态也得到改变。同时,Fe引起碳元素的流失,高温处理后体密度降低、碳纤维的缺陷增加,导致抗拉强度降低。     

尿素增溶纤维素氨基甲酸酯的可纺性研究

探索了尿素对纤维素氨基甲酸酯(CC)/氢氧化钠溶液(CC溶液)的增溶作用,考察了不同浓度CC溶液的流变性能,选择CC质量分数为7%的溶液经过滤、脱泡后,以7%的稀硫酸为凝固浴进行溶液纺丝。结果表明:尿素增溶效果显著并提高了CC溶液的稳定性。经尿素增溶的CC溶液属于典型的切力变稀型流体,CC溶液经纺丝可得到直径为13～16μm的长丝,其纤维干态拉伸强度可达325～640MPa,断裂伸长率为10%～18%。     

溶液浓度对聚丙烯腈聚合动力学的影响

在试验的过程中,发现了动力学方程中转化率的理论值与实际值之间的差别,实际转化率的最大值为95%,而理论转化率的最大值为64%,经分析,认为体系浓度变化是造成这一差别的主要原因。为了进一步研究溶液浓度对聚合动力学的影响,将聚丙烯腈溶入二甲基亚砜,配制不同含固率的溶液,将溶液作为反应介质,以丙烯腈和丙烯酰胺为反应单体进行反应。结果发现,体系浓度与链终止速率常数的指前因子呈线性关系,即链终止速率常数的指前因子随体系浓度的增大而减小,动力学方程经浓度修正以后,在转化率小于50%时,转化率的理论值与实际值吻合得很好。