氰酸酯树脂增韧改性研究

综述了采用热固性树脂(环氧树脂,双马来酰亚胺)、热塑性树脂(聚醚砜,聚苯醚)、橡胶弹性体(端羧基丁腈橡胶,端环氧基丁腈橡胶)、无机纳米粒子(SiO2,SiC)增韧改性氰酸酯树脂的机理及研究进展,并指出了今后氰酸酯树脂改性研究的发展方向。     

羟胺改性对聚丙烯腈预氧化纤维低温碳化的影响

分别将未经过与经过盐酸羟胺处理的预氧化纤维在氮气(99.999%)气氛下,以5℃/min的升温速率加热至800℃进行低温碳化。通过定量傅里叶变换红外光谱、差示扫描量热分析、热失重分析等手段研究了羟胺改性对预氧化纤维在低温碳化过程中的影响。结果表明:羟胺改性可以使原来环化不完全的预氧化纤维在较低温度下进一步环化,从而提高了其热稳定性和碳化收率,所得碳纤维的性能也得到了较大幅度的提高。     

碳纤维表面嫁接马来酸对碳纤维复合材料力学性能的影响

通过自由基反应在碳纤维的表面嫁接马来酸,通过红外光谱、SEM可以看出马来酸嫁接到碳纤维的表面,嫁接之后的碳纤维与未经表面处理的碳纤维相比,力学性能有了明显的提高,使碳纤维复合材料的层间剪切强度(ILSS)从113MPa增加到127MPa.增加了12.40%,这是因为嫁接之后的碳纤维与未经处理的碳纤维相比,一方面提高了碳纤维的粗糙度,另一方面在碳纤维与环氧树脂之间形成的化学键、分子间作用力、氢键等提高了碳纤维与聚合物基体之间的粘结力,这样通过物理咬合和化学键的共同作用,提高了碳纤维与聚合物基体之间的粘结力.     

利用感应加热技术进行炭纤维连续石墨化

采用感应加热技术研制出炭纤维连续高温热处理专用设备石墨化炉，最高使用温度3000℃。对PAN基炭纤维T300进行了连续石墨化处理，热处理温度为2000℃～3000℃，制备出力学性能相当于日本东丽公司M40的石墨纤维，验证了该设备的技术可行性。考察了热处理温度对炭纤维力学性能、密度和直径的影响，用SEM观察了石墨化前后炭纤维表面微观形态的变化。结果表明：随热处理温度的提高，炭纤维的密度增大、直径减小，弹性模量升高，而抗拉强度下降。经3000℃高温热处理后，纤维的弹性模量高达450GPa。     

牵伸石墨化对石墨纤维结构和力学性能的影响

借助XRD和力学测试研究了不同石墨化温度下牵伸率（0％～2．5％）对PAN基石墨纤维结构和力学性能的影响。结果表明：在2400℃、2700℃和3000℃石墨化温度下，分别采用1．25％，1．50％和2．20％的牵伸率，可获得的抗拉强度最大值相应为3．1GPa、2．55GPa和2．25GPa。在相同的石墨化温度下与未牵伸的样品相比，抗拉强度提高了10％-20％。弹性模量亦随牵伸率的增大而增加，在牵伸率为2．50％时，弹性模量上升15％。同时，石墨微晶尺寸Lc（3．612nm～7．094nm）和La（12．909nm～24．400nm）及取向度逐渐增大，而d002，（0．3465nm～0．3418nm）逐渐减小。微观结构的改善是石墨纤维抗拉强度和弹性模量提高的主要原因。     

PAN碳纤维在高温石墨化过程中密度的变化规律

研究了在一定牵伸与走丝速度下,经不同石墨化温度(2000～2800℃)的处理,聚丙烯腈基碳纤维密度的变化规律,同时研究了密度与碳纤维的力学性能、微观结构参数之间的关系.结果发现:在其它条件一定的情况下,碳纤维的密度随热处理温度的升高而增大,碳纤维的抗拉强度则随碳纤维密度的增大呈近线性减小,而抗拉模量随碳纤维密度的增大呈近线性增大.此外,碳纤维的微晶取向度与微晶尺寸(Lc、La)均随其密度的增大而增大.     

阳极氧化对PAN基高模碳纤维表面的影响

采用阳极氧化法对PAN基高模碳纤维进行在线表面处理,重点研究了氧化电流密度对炭纤维表面形貌、比表面积、表面官能团的影响.结果表明,电流密度时纤维形貌、比表面积影响不大;氧化后纤维表面官能团显著提高.根据实验结果,提出了PAN基高模炭纤维的氧化模型.     

T300和T700炭纤维的结构与性能

利用SEM、元素分析、XRD和激光Raman光谱研究了T300和T700的形貌、化学组成和微观结构参数。结果发现:T700炭纤维表面光滑,而T300炭纤维的表面有大量的沟槽。表明前者是用干喷湿纺原丝,后者是用湿法纺丝原丝。两种纤维的断面均呈现出颗粒状特征。T700的含碳量高于T300,含氮量低于T300。两者的微观结构参数(d002、La和Lc)差异佐证了T700的炭化温度高于T300。T700的择优取向角Z比T300小2.3°,是石墨微晶致密有序排列的反映,因而使其体密度比T300高2.27%,空隙率低7.54%。所以致密化赋予了T700较高的拉伸强度。     

碳纤维高温热处理技术进展

从高温热处理技术方面介绍了碳纤维在石墨化过程中微观结构的变化和宏观力学性能的改变。综述了高温、热牵伸、催化、压力、渗碳、外加磁场等条件在碳纤维石墨化过程中的研究与进展，并对高性能石墨纤维的制造技术和研究发展进行了展望。指出优化石墨化条件、创新制造工艺、降低生产成本、进一步提高石墨纤维的性能将成为今后研究的重点和发展方向。     

预氧化时间和温度对聚丙烯腈纤维预氧化的影响

通过在线监测聚丙烯腈(PAN)纤维在预氧化过程中热收缩行为,结合纤维预氧化前后性能变化,考察了时间和温度对预氧化的影响.实验结果表明:温度和时间作用不同,即温度作用不能用时间代替.温度在预氧化过程中起决定性作用,要得到较高的环化度,预氧化温度必须超过240℃.