聚丙烯腈碳纤维原丝聚合及凝固成形的研究进展

综述了聚丙烯腈原丝聚合和湿法纺丝时凝固成形的国内外研究进展,简要介绍了聚合的方式、共聚和共混改性的研究进展,介绍了凝固成形中双扩散理论模型的建立与发展,重点讨论了凝固浴的组成及浓度、温度、拉伸比等因素对扩散及初生纤维结构与性能的影响。     

国产高性能碳纤维表征分析及复合材料力学性能研究EI北大核心CSCD

采用扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)和X射线光电子能谱仪(XPS)表征国产T800级碳纤维A和东丽T800H碳纤维的表面形貌与表面化学特性,对两种碳纤维增强高韧性环氧树脂基复合材料的力学性能进行研究。结果表明,碳纤维表面特性对复合材料界面性能具有显著影响;国产碳纤维A的表面粗糙度和表面化学活性均与东丽T800H碳纤维较为接近,室温条件下两种碳纤维复合材料的界面性能基本相当,说明国产碳纤维复合材料M-A具有良好的界面性能;在130℃湿态条件下,国产碳纤维复合材料M-A的层间剪切强度和90°拉伸强度保持率均略高东丽碳纤维复合材料M-T800H,说明国产碳纤维复合材料M-A的湿热性能良好。     

T800H碳纤维表面特性及T800H/BA9918复合材料湿热性能研究

为了研究T800H碳纤维的表面特性及其与BA9918树脂的界面匹配性,分别采用SEM、AFM、XPS和TGA对T800H碳纤维表面形貌、表面化学特性以及碳纤维上浆剂热稳定性进行表征,测试了T800H/BA9918复合材料湿热处理前后0°压缩强度、90°拉伸强度和层间剪切强度,并得到了其在湿热处理前后的开孔压缩和冲击后压缩性能.测试发现T800H碳纤维表面有明显的沟槽,有利于表面机械啮合作用;T800H/BA9918复合材料经29 J能量冲击后压缩强度为314 MPa;在130℃湿态环境下其0°压缩强度和层间剪切强度保持率高于58%,开孔压缩强度保持率高于60%.试验结果证明T800H碳纤维与BA9918树脂具有良好的界面匹配性,T800H/BA9918复合材料具有优异的耐湿热性能.     

国产T700级碳纤维/双马来酰亚胺树脂复合材料界面性能

分别以日本东丽T700S和国产T700级碳纤维作为增强体,采用热压罐成型工艺制备了双马来酰亚胺树脂基复合材料。对比研究了两种碳纤维表面物理、化学状态以及复合材料的微观界面性能、层间剪切性能。结果表明,国产T700级碳纤维表面沟槽结构分布较多,表面粗糙度较高,有利于与树脂基体形成更好的物理结合作用。虽然两种碳纤维的含氧官能团相当,但国产T700级碳纤维表面元素氧碳比较高,有利于与基体树脂形成更好的化学结合作用,其界面剪切强度较T700S碳纤维复合材料高约14%,复合材料的层间剪切强度高约19%。     

有机硅在制备粘胶基碳纤维中的作用研究

通过扫描电镜和热质联用等分析了硫酸铵/氯化铵/有机硅复合催化剂体系中有机硅在制备粘胶基碳纤维中的作用。结果表明:有机硅可与纤维素分子中的羟基形成分子间氢键,使纤维素大分子处于溶胀状态,促进了无机催化剂分子向纤维芯部渗透的能力,改善了催化剂的浸渍效果;有机硅还可与粘胶纤维大分子发生适度的交联,提高纤维在中温碳化过程中的可拉伸性,提高粘胶碳纤维的性能;有机硅在粘胶纤维低温裂解时,在纤维表面形成一层保护膜,减少了纤维表面的裂纹和沟槽;有机硅还可使粘胶纤维的裂解反应缓慢的由表及里地进行,减缓粘胶碳纤维的皮芯结构。     

碳纤维增强树脂基复合材料的界面

从碳纤维、树脂基体、界面3个层次对碳纤维增强树脂基复合材料的界面研究进行了综述,重点介绍了碳纤维表面特性表征及改性方法、树脂基体特性及改性方法和界面分析表征手段,由此提出了纤维/树脂界面的研究路线,简要分析了复合材料界面研究的前景与趋势。为了实现纤维/树脂界面的良好匹配,充分发挥碳纤维复合材料的性能优势,需完善界面表征手段、明确界面微观性能与复合材料宏观性能的关系、深化研究界面对复合材料湿热性能及失效模式的影响等。     

喷丝温度对PAN中空纤维成形与性能的影响

利用双弧狭缝孔形喷丝板,采用干喷湿法纺丝工艺,研究了PAN纺丝液在40～70℃喷丝温度范围内,对中空初生纤维成形与性能的影响。结果表明:喷丝温度对纤维截面的成形、外皮层厚度、异形度、中空度、声速取向等均会产生影响。随喷丝温度的增加,初生纤维外皮层厚度减小,纤维内外沿异形度逐渐降低且差距逐渐增加,中空度与声速取向在低温段降低幅度较大,而在高温段降幅减缓。     

不同纺丝工艺国产高强中模碳纤维及其复合材料性能对比

目的 进一步探究国产不同纺丝工艺高强中模碳纤维及其复合材料的相关性能,并验证干喷湿纺工艺碳纤维的表面状态及其复合材料性能。方法 针对干喷湿纺的GW800G和湿喷湿纺的CCF800H两种碳纤维及其复合材料,采用场发射环境扫描电子显微镜(FESEM)、原子力显微镜(AFM)、X射线光电子能谱仪(XPS)、X射线衍射仪(XRD)和动态接触角测量仪表征其表面形貌、表面化学特性以及表面能,对两种碳纤维的微观表面性能以及微观结构进行对比分析,并与相同的高温环氧树脂复合,通过热压罐成型技术制成层合板,进一步表征两种复合材料的力学性能,并观察了复合材料90°拉伸和90°弯曲破坏试样断面形貌。结果 GW800G碳纤维表面形貌较光滑,CCF800H碳纤维表面粗糙度较大且凹槽明显。GW800G碳纤维和CCF800H碳纤维表面化学活性较高和表面能均较高,表面活性碳原子比例分别达到了34.11%和33.24%,表面能分别达到了36.92 mJ/m²和40.08 mJ/m²,二者水平差距较小。同时两种碳纤维的微晶结构相似,GW800G碳纤维具有更高的石墨化程度。这些特点...     

牵伸条件以及牵伸方式对PAN纤维结构的影响

借助于声速法、密度法、XRD等分析手段,考察了不同的牵伸条件和牵伸方式对聚丙烯腈(PAN)纤维结构的影响.结果表明:牵伸条件的不同,纤维的取向和结晶程度有明显的区别;而牵伸方式的不同,对纤维的结晶程度也有较大影响.     

高性能聚丙烯腈基碳纤维发展现状与分析

聚丙烯腈基碳纤维及其复合材料具有轻质、高比强度、高比刚度、抗疲劳、耐腐蚀和可设计性等优点,已成为航空应用的理想材料。综述了日本东丽公司和美国赫氏公司高性能聚丙烯腈基碳纤维的发展路线,介绍了高性能聚丙烯腈基碳纤维的发展趋势以及最新的研发进展,并对其发展路线进行了对比分析,结合国产聚丙烯腈基碳纤维发展现状,给出了国产碳纤维发展建议,以期为国产高性能聚丙烯腈基碳纤维的可持续发展提供参考。