热处理温度对高强高模型PAN基碳纤维性能影响

以大直径高强中模型PAN基碳纤维为原料,经高温热处理得到高强高模型PAN基碳纤维,研究热处理温度对所得高强高模型PAN基碳纤维表面形貌和表面粗糙度、化学组成及表面活性、表面自由能,以及其增强树脂基复合材料(CFRP)单向层压板的层间剪切强度的影响,结果发现:与高强中模型PAN基碳纤维相比,高温热处理后,所得高强高模型PAN基碳纤维表面形貌与其相似,只是表面粗糙度随热处理温度的增加而略有降低;当热处理温度超过1 700℃后,纤维中的Si元素基本分解;表面活性随热处理温度的增加而逐渐降低;表面自由能变化不明显;CFRP单向层压板的层间剪切强度随热处理温度的增加而逐渐降低。     

国产QZ5526碳纤维表面活性与截面形状之间的关联研究

以QZ5526碳纤维为研究对象,通过调整凝固浴参数制得腰形和圆形2种截面形状的QZ5526碳纤维,并对腰形和圆形QZ5526碳纤维的截面形状对表面活性的影响进行分析。研究结果表明:截面形状对纤维表面活性影响较小,腰形和圆形2种截面形状的QZ5526碳纤维的表面形貌相似,表面粗糙度分别为35.9nm和36.0nm;表面氧元素含量分别为8.04%和8.14%,氮元素含量分别为3.05%和2.80%,差别较小;表面自由能分别为23.67Nm/m和23.25Nm/m,其中极性自由能分量分别为6.13Nm/m和5.75Nm/m,表明腰形和圆形截面形状纤维与基体树脂的相容性相当。     

PAN纤维上油量对预氧化纤维结构和性能的影响

本研究以两种上油量PAN纤维为研究对象,采用示差扫描量热仪(DSC)、红外光谱(FTIR)、X射线衍射(XRD)等表征手段,考察了上油量对预氧化纤维结构与性能之间的关联。不同上油量的PAN原丝在后续的工艺中结构和性能会发生变化,进而对预氧化过程产生影响。结果表明,PAN原丝上油量在1%左右时,预氧化过程中产生的纤维性能较优异。     

国产PAN基高强中模型碳纤维的电化学表面改性研究

以国产聚丙烯腈基(PAN)高强中模型碳纤维为研究对象,采用X射线光电子能谱(XPS)、表面动态接触角测量仪、扫描电镜(SEM)等手段,表征分析其表面活性与力学性能,同时考察了不同表面状态碳纤维复合材料的层间剪切性能。研究结果表明,电流密度对纤维表面元素含量,-OH、-C=O、-COOH官能团含量、极性自由能影响显著。当电流密度为0.23 m A/cm2时,纤维表面活性最高,极性自由能达到最大值5.5 m/Nm,层间剪切强度达到111 MPa,分别比未处理纤维提高了10倍和68.2%。     

高强中模型碳纤维拉伸性能影响因素研究

以国产聚丙烯腈(PAN)基高强中模型碳纤维为研究对象,采用万能材料试验机和扫描电子显微镜(SEM)等表征手段,考察了在其测试、制样过程中,树脂体系、树脂含量、浸渍张力和浸渍环境等因素与试样力学性能之间的关联。结果表明:树脂体系、树脂含量、浸渍张力和浸渍环境等因素均对高强中模型碳纤维的拉伸性能影响显著,在树脂体系韧性提高、树脂质量分数为38.5%、浸渍张力为7N、环境湿度≤50%的条件下制样,更加有利于其拉伸性能的有效表征。