熔融纺丝温度对大直径中间相沥青碳纤维结构性能的影响

本工作采用实验室用氮压式单孔纺丝机，对中间相沥青在不同温度下进行纺丝、经预氧化、碳化后测试其力学性能和结构，分析了熔纺温度对大直径中间相沥青纤维和碳纤维的结构和性能的影响。     

碳纤维及无机纤维

20066184中间相碳纤维微观结构的形成White J.L.…;World of Carbon,2003(,2),p.3(英)通过控制喷丝板中各向异性液体的流量,制造设计好微观结构的中间相碳纤维。采用低黏度和不易受纺丝温度影响的中间相沥青,可以控制纺丝过程中中间相纤维的微观结构。(李晶)碳纤维喷丝板微结构     

中间相沥青基碳纤维的制备工艺及应用

中间相沥青基碳纤维是以中间相沥青为前驱体,经过熔融纺丝、预氧化、炭化过程制备而来,以其高模量、高导热等优越性能,在航空航天、电工电子等领域有着广泛的应用,作为一种军民两用的高性能材料,具有广阔的发展前景。本文主要介绍了中间相沥青基碳纤维的制备方法、国内外发展现状及应用领域,同时阐明了我国高性能中间相沥青基碳纤维面临的挑战。     

中间相沥青碳纤维制取、结构与性能

阐述了中间相沥青碳纤维的制取过程以及结构与性能的关系,并与其他前驱体碳纤维进行了比较.以期能成功制取除超高模量以外的优异力学性能的中间相沥青碳纤维.     

中间相沥青纤维氧化稳定化过程的研究

本文对两种不同的中间相沥青原丝进行了氧化稳定化研究,考查了氧化工艺参数对中间相沥青碳纤维力学性能的影响;确定了这两种原丝的最佳氧化稳定化处理条件。为高性能中间相沥青碳纤维的研制提供了可靠的依据。     

中间相沥青的纺丝—中间相沥青的成纤及碳纤维的结构

考察了几种不同缩聚条件下所得中间相沥青的熔纺过程,发现挤出沥青丝在喷丝板毛细孔口处的胀大率(d_m/d_0)及其最大拉伸比(V_LV/_0)max与喷丝板毛细孔径及纺丝温度有关。 中间相沥青的软化点及β树脂(BI—PS)直接决定了熔融沥青的表现粘度和拉伸粘度,对最大拉伸比(V_L/V_0)max具有显著的影响。 在相同的熔纺条件下,从T渣油中间相沥青制备的碳纤维显示了放射型横截结构,但从美A240中间相沥青制得的碳纤维却显示了乱层型横截结构,说明了碳纤维的横截结构受到中间相沥青组成的强烈影响。     

硝酸法和亚砜法生产PAN基碳纤维的工艺技术对比分析

聚丙烯腈(PAN)基碳纤维的生产方法主要有硝酸法和亚砜法,两种工艺路线均为均相溶液聚合、湿法纺丝、热处理,生产工序及装置相同,但在聚合和纺丝工序存在工艺技术区别;对比分析两种工艺路线中聚合和纺丝工艺的技术特点及其对热处理工艺和碳纤维质量的影响。结果表明:硝酸法以硝酸作为均相溶剂,采用复合引发剂体系,亚砜法以二甲基亚砜作为均相溶剂,采用单一引发剂偶氮二异丁腈;硝酸法采用的溶剂和引发剂带入到碳纤维生产过程中的杂质较多,在纤维进行热处理时,金属离子的逸出造成了碳纤维的结构缺陷,降低了碳纤维的力学性能;亚砜法生产的碳纤维内部结构更加均一,纤维力学性能优于硝酸法,纤维拉伸强度比亚砜法的高0.5～1.0 GPa;生产PAN基碳纤维,亚砜法要比硝酸法的工艺更安全,对终端产品碳纤维的质量控制更有利,硝酸法将逐渐被淘汰,亚砜法逐渐成为主流技术。     

AR中间相沥青纺丝性能的研究

以AR中间相沥青为原料,采用元素分析与红外分析手段,研究了沥青原料的结构和组成,通过热台偏光显微镜观察和分析了其流动特性。采用氮压式单孔纺丝机进行熔融纺丝,制备中间相沥青纤维,研究了中间相沥青的可纺性及纺丝工艺对于中间相沥青纤维性能的影响。结果表明,在纺丝温度350℃、纺丝压力0.016MPa与收丝速度220m/min的条件下纺丝得到性能优良的沥青纤维,纺丝连续性好,可连续纺丝约5min。经290℃不熔化处理和1000℃碳化后,得到碳纤维拉伸强度1.45GPa、弹性模量120GPa。     

AR中间相沥青纺丝性能研究

以AR中间相沥青为原料,采用元素分析与红外分析手段,研究了沥青原料的结构和组成,通过热台偏光显微镜观察和分析其流动特性。采用氮压式单孔纺丝机进行熔融纺丝,制备中间相沥青纤维,研究了中间相沥青的可纺性及纺丝工艺对于中间相沥青纤维性能的影响。结果表明,在纺丝温度350℃、纺丝压力0.016 MPa与收丝速度220 m/min条件下纺丝得到性能优良的沥青纤维,纺丝连续性好,可连续纺丝约5 min。经290℃不熔化处理和1 000℃碳化后,得到碳纤维拉伸强度1.45 GPa、弹性模量120 GPa。     

熔融纺丝速度对中间相沥青炭纤维性能的影响

以AR中间相沥青为原料,采用熔融纺丝法制备出中间相沥青纤维,再经预氧化和炭化处理得到中间相炭纤维。采用光学显微镜、扫描电镜(SEM)及纤维拉力仪等手段,研究了熔融纺丝速度对中间相炭纤维直径、内部微观结构、纤维表面微观形貌及纤维力学性能的影响。研究结果表明,随着纺丝速度的增大,中间相沥青纤维平均直径减小,可纺性逐渐下降;当纺丝速度大于330m/min时,中间相炭纤维表面出现纵向纹理缺陷,纤维内部微观结构变得无序;在纺丝速度为330m/min时,炭纤维拉伸强度达到最大值1786MPa,此时纤维直径为11μm。     

沥青基碳纤维制备研究进展

概述了碳纤维的研发现状、产品分类及性能,并从原料制备、沥青熔融纺丝、预氧化、炭化及石墨化4个阶段介绍了沥青基碳纤维的制备过程。综述了目前沥青基碳纤维制备的研究进展及各阶段的主要作用,指出中间相沥青基碳纤维的制备将是未来重点的研发及利用方向。     

沥青基碳纤维

1定义沥青 基碳纤维是指以沥青等富含稠环芳烃的物质为原料，通过聚合、纺丝、不熔化、碳化处理制备的一类碳纤维，按其性能的差异又分为通用级沥青碳纤维和高性能沥青碳纤维，前者由各向同性沥青制备，又称各向同性沥青级碳纤维，后者由中间相沥青出发制备，故又称为中间相沥青级碳纤维。     

聚丙烯腈纤维纺丝油剂对碳纤维性能的影响

研究了3种聚丙烯腈纤维油剂对原丝纺丝、预氧化和碳化过程的影响。结果表明:纺丝上油率与上油浓度成正比,二油工序纤维上油率受油剂浓度影响大;油剂对预氧化反应有阻碍作用,上油率越大,阻碍作用越大,但其可使预氧化过程易于控制;使用油剂可提高碳纤维的力学性能,与未上油原丝制得的碳纤维相比,上油率为1.0%时,3种油剂使碳纤维拉伸强度分别提高了8.81%、9.85%和11.74%。     

碳纤维及无机纤维

20051133在中间相碳纤维中多刻度理论和流动诱导结构的形态模拟de Andrade Lima L.R.P.…;Aerospace Materials:Developments,Durability,Testing and Life CycleIssues,Proceedings of the International Symposium onAerospace Materials:Deveolpments,Durability,Testingand Life Cycle Issues,Montreal,QC.Canada,Aug.11～14,2002,p.5(3英)采用熔纺工艺将碳质中间相纺丝成高性能碳纤维,中间相碳纤维可用于太空飞船和汽车工业上,碳质中间相是液晶母体材料,在纤维的纺丝工艺期间取向结构得以改进,纤维性能的最佳化需有较好的…     

流化催化裂化重芳烃试制沥青碳纤维

探索了流化催化裂化 (F CC)重芳烃试制沥青基碳纤维的可行性 ,初步实验表明 ,FCC重芳烃中芳烃含量高 ,相对分子质量分布和环结构较均匀 ,是制备中间相沥青碳纤维的优良原料 ,并能制备出接近中强水平 (抗拉模量在 80～ 10 0 GPa)的中间相沥青碳纤维。降低中间相沥青的杂质含量 ,可大幅度提高沥青碳纤维的力学性能     

沥青基碳纤维的研发及产业化

沥青基碳纤维是碳纤维的一个重要品种,但我国在沥青基碳纤维的研发和生产较国外还有很大差距。介绍了我国沥青基碳纤维研发和产业化现状,就其中的关键工艺(纺丝沥青调制和熔融纺丝)进行了综合分析。通用级沥青基碳纤维在国内已有一定的科研和生产基础,近期可望完成自主技术工业化装备的建立和生产;高性能沥青基碳纤维的研发虽然较为充分,但用于纺丝的中间相沥青的制备和连续长丝工艺的开发还要经过努力才能实现产业化,以摆脱美日的技术和产品的封锁。     

中介相沥青液晶熔体纺丝

阐述了中介相沥青液晶熔体纺丝工艺条件及其对碳纤维结构与性能的影响，讨论了单孔纺丝中各种纺丝工艺条件与纺丝稳定性的关系，介绍了几种新型纺丝方法如多孔纺丝、异形纺丝、复合纺丝、离心纺丝和熔吹纺丝，简要介绍了获得带形、Ｙ字形、三角形、中空形和线圈状碳纤维的制备工艺，最后指出使用狭缝形喷丝孔易于获得模量高达９３０ＧＰａ的超高模量碳纤维。     

中间相沥青纤维的氧化

中间相沥青熔融纺丝可制得沿轴定向较好的沥青纤维。这些纤维虽然由芳烃大分子层片组成,有较高的软化点,但仍具有热塑性,因此在碳化以前必须进行不熔化处理,使之热固化,以防止碳化时纤维的熔融和融并,保持它们轴向择优定向的结构。故不熔化处理在碳纤维的制造过程中是一个关键的步骤。 本文通过在空气中加热中间相沥青纤维,研究了氧化工艺参数,氧化增重和最终碳纤维性能之间的关系,并试图从热力学和动力学的角度探讨中间相沥青纤维的氧化过程。     

中间相沥青可纺性的评价

在用沥青制取高性能纤维的生产中,沥青的可纺性是影响产品质量的关键因素。要达到稳定连续生产,必须正确选取控制参数。本文对中间相沥青纺丝期间的流变特性做了分析,通过实验,得到了一种评价中间相沥青纺丝性能的方法。该方法是通过中间相沥青的流变特性——剪切和拉伸粘度的测定,评价可纺性和选择纺丝温度区间。同以往的经验法相比。克服了随机性较大的缺点。对中间相沥青纺丝工艺有一定的指导和参考价值.     

中间相沥青基炭纤维的研制

对不同的中间相沥青原料进行了微型纺丝机的试纺工作，探讨了中间相沥青的可纺性及炭纤维性能与中间相沥青性能的关系；采用自制的落球粘度计研究了BS－9中间相沥青原料的流变性能随温度变化的规律；同时对以BS－9为原料获得的沥青纤维进行了不熔化、炭化处理，研究了预氧化最终温度对炭纤维性能的影响。研究表明：中间相沥青本身的性质影响其可纺性并最终影响炭纤维的性能，在熔融纺丝过程中，要与纺丝工艺参数相互协调；落球法提供的可纺温度与微型纺丝机的纺丝实验基本吻合，为今后纺丝温度的选取提供了理论依据；不熔化处理温度是影响炭纤维性能的关键因素。以BS－9为原料，在本实验条件下，得到直径为10.03μm、拉伸强度为1.96GPa的沥青基炭纤维。