优质原丝是制取高性能碳纤维的基础

一、基本概况日本是世界上生产碳纤维的主要国家,无论是碳纤维的质量还是产量都居世界榜首。其中有一条可以借鉴的成功经验就是大力研制和开发聚丙烯腈(PAN)原丝,并以它作为在世界范围内的竞争王牌。我国曾于1971年和1976年两次与日本东丽公司进行技术洽谈,该公司拒绝输出生产原丝技术而使洽谈未获结果。原丝的重要性是显而易知的。表1列出了     

气相处理对碳纤维表面及其复合材料性能的影响

本文对气相表面处理碳纤维的新工艺进行了系统研究。处理后的碳纤维强度、模量不下降,且其表面能、表面化学官能团含量明显增加;表面微晶结构变小,与环氧树脂复合后,层间剪切强度(LLSS)提高47%左右。本文还对复合材料断口的形态结构进行了分析,说明这种表面处理方法能有效改善碳纤维增强环氧树脂复合材料(CFRP)的界面粘结。     

热分析在PVA纤维预处理中的应用

用差热、热重法对原丝的热性能及由不同预处理方法所引起的PVA纤维的热行为变化进行了研究;并通过模拟脱水条件,用不同升温速率,求出了经不同预处理纤维的脱水反应活化能。结果表明,PVA原丝在230℃有一软化点,三种预处理都不同程度地影响了原丝的热效应变化;纤维在180～340℃主要为脱水反应;原丝及经脱水剂、O_3和O_3综合脱水剂处理的纤维,其脱水反应的表观活化能分别为:164.3kJ/mol,92.9kJ/mol,130.5kJ/mol和117.6kJ/mol。     

CFRTP复合材料的性能及应用

引言炭纤维增强热塑性树脂复合材料(CFRTP)具有韧性高、易加工、抗腐蚀等独特性能,近年来受到各国研究者的关注,获得了较快的发展。目前,在复合材料体系中,应用最广的是炭纤维增强热固性树脂复合材料。如,碳/环氧树脂、碳/不饱和聚酯等。但这类复合材料存在不少缺点,如断裂韧性低、损伤容限小、成型加工周期长、预浸料不能长期保存等,这在很大程度上限制了它的发展。人们普遍认为,热塑性树脂复合材料具有很大发展潜力,这是因为它具有如下优     

生产碳纤维的关键设备——碳化炉

具有耐热梯型结构的有机预氧丝经过高温热处理转化为含碳量在92%以上的无机碳纤维。实现这一转化的关键设备是碳化炉。工程实践与研究表明:其核心技术是宽口碳化炉及其配套的迷宫密封、废气排除和牵伸系统。对于ht级碳纤维生产线,炉口宽度需在1m以上,而且要正压操作,就需非接触式迷宫密封装置;为使热解废气不污染纤维,排除系统要畅通而瞬时排出;牵伸系统则是制造高性能碳纤维重要手段。     

PVA基活性碳纤维的研制

探索了由民用大丝束聚乙烯醇纤维(PVAF)试制活性碳纤维(ACF)的可能性,以开辟新的原料路线,降低产品成本。PVAF首先用脱水剂处理,脱水剂浓度为10%(质量),然后在200—300℃进行热处理,处理后的纤维再经预氧化和碳化活化转化为ACF,ACF的收率为37.7%,比表面积为1050m~2/g。此外,还探索了用O_3处理PVAF。用差热、热失重和红外等手段对产物进行了表征,推论了相应的反应机理。结果表明:经适当处理的PVAF可制得具有较好吸附性能的ACF。     

碳纤维强度的Weibull分析

碳纤维属于脆性材料。抗拉强度随着测试样品长度的增加而降低,这是缺陷控制强度的主要实验依据,对于同样长度的测试样品,强度值的分散性非常大,这表明缺陷在碳纤维表面和内部是随机分布。碳纤维经气相氧化后,抗拉强度可得到提高,这归因于表面裂纹的消除,或因氧化刻蚀而使裂纹尖端钝化。碳纤维强度的统计性质可用Weibull统计理论来分析。Weibull模数m可作为裂纹频率分布因子。     

用MATLAB研究聚丙烯腈湿法纺丝的凝固过程

以聚丙烯腈二甲基亚砜溶液为纺丝液,二甲基亚砜水溶液为凝固液的湿法纺丝体系为例,借助MATLAB研究湿法纺丝凝固过程;通过编写MATLAB程序,求解凝固过程的数学模型,得到溶剂(二甲基亚砜)与非溶剂(水)在凝固过程中与时间和空间关系的三维图;通过改变模型参数考察纺丝条件对凝固进程的影响.结果是:增加纺丝液中的固含量,则延长初生纤维凝固的时间;而升高凝固浴温度则缩短凝固时间.增加纺丝液固含量或降低凝固浴温度可缓和凝固进程,增加凝胶化时间,对于获得结构均匀、致密的纤维有利.本文编写的程序给数学模型求解带来便利,通用性好,可用于求解其它类似的数学模型.     

碳纤维的表面处理及其性能评价

用创新的O_3表面处理方法对碳纤维(CF)进行表面处理,并通过正交试验评选出合理的工艺参数。Weibull统计分析表明,处理后CF强度有所提高,且强度分散性也减小;表面能增加14％～16％;与环氧树脂溶液的接触角降低约22％;表面官能团含量增加,尤以COOH的增加显著。