碳纤维快速氧化方法的研究

对经过不同预氧化时间处理的PAN纤维,控制相当的氧化程度(预氧化纤维密度),经过碳化处理得到碳纤维样品力学性能的分析。得出适当增加预氧化时间,碳纤维力学性能指标会得到相应的提高,缩短预氧化时间碳纤维的力学性能指标会相应的降低。但考虑生产效率和成本,在碳纤维力学性能指标满足基本需要的前提下,可以缩短预氧化时间即快速氧化。     

基于低环化反应活化能的PAN纤维快速预氧化研究

本文研究了PAN纤维环化反应活化能与其耐热性的关联性,进而开展了快速预氧化的研究。研究结果表明:通过聚合第二单体对聚合物结构的改性,可以实现对纤维环化反应活化能的有效调控,环化反应活化能越低,PAN纤维的耐热性就越高,在预氧化过程中能够承受较高的预氧化温度; PAN纤维的环化反应和氧化反应具有不同步性,且在230℃之前二者均没有显著发生。基于此,本文通过对PAN纤维的低环化反应活化能和高预氧化温度的综合控制,预氧化时间大幅缩短至35 min以内,所制备的碳纤维(T700级)的拉伸强度为5 411 MPa,CV值为3. 9%。     

预氧化牵伸对碳纤维强度的影响

在温度及压力恒定的情况下,对预氧化纤维进行牵伸实验,对不同牵伸率的预氧化纤维进行“皮芯”结构分析,并对不同的牵伸情况下所得碳纤维进行强度及单丝直径进行分析,得出牵伸率与强度的对应关系,预氧化牵伸率15%时预氧丝的“皮芯”结构最合适,所得碳纤维强度最高。     

预氧化时间对中空形态的聚丙烯腈基活性碳纤维性能的影响

聚丙烯腈(PAN)中空纤维在空气中250℃分别预氧化不同的时间,在N2气氛下于900℃进行碳化60min,随后用CO2气体在800℃活化40min,得到PAN基活性中空碳纤维(PAN-ACHF)。测定了PAN-ACHF对碘和亚甲基蓝的吸附量,考察了预氧化时间对PAN预氧化纤维的收缩率和芳构化指数以及对PAN-ACHF的活化收率和吸附性能的影响。     

纺丝、预氧化和碳化条件与PAN基碳纤维性能的关系

本文采用干湿法纺制共聚丙烯腈纤维,并进行预氧化,碳化制成碳纤维。对纺丝、预氧化、碳化等工艺过程进行不同条件的实验,探讨了工艺条件与碳纤维性能之间的关系。     

预氧化煤沥青纤维的高温处理—碳纤维的制备

经预氧化处理的煤沥青纤维,在惰性气体保护下,进行高温处理,目的是使芳烃大分子之间脱H_2和CH_4,进一步缩合交联,逐步驱除氢、氧等非碳原子,使之转变成碳纤维。用热分析和红外光谱分析、考察了预氧化沥青纤维在热处理中的变化过程,采用简单快速的热处理工艺得到了抗拉强度为700MP(?)左右,模量为2～3.5t/mm~2左右的民用碳纤维。     

预氧化拉伸对PAN基碳纤维结构和性能的影响

借助X射线衍射、元素分析等表征手段,研究了聚丙烯腈(PAN)纤维在预氧化过程中拉伸对纤维孔隙结构、预氧丝氧含量和最终碳纤维力学性能的影响。结果表明:随着拉伸倍数的增大,PAN预氧丝的平均孔径和孔隙率均减小;经一定拉伸后PAN基碳纤维的强度和模量均有所增加,但当拉伸到一定程度后,PAN预氧丝的氧含量呈下降趋势,纤维未形成稳定的耐热梯形结构,PAN基碳纤维力学性能显著下降。     

聚丙烯腈纤维制备碳纤维的研究—X射线衍射法的应用

本文综述了利用广角X射线衍射分析研究聚丙烯腈(PAN)纤维制备碳纤维的预氧稳定化过程。X射线衍射法在表征PAN原丝纤维序态结构、玻璃化转变及PAN纤维在预氧化阶段的环化动力学方面已获得了广泛的应用。     

氨改性硅油的合成、表征及其在PAN基碳纤维原丝预氧化过程中的作用

利用八甲基环四硅氧烷(D4)和N,β-乙氨基γ-丙胺基甲基二甲氧基硅烷为主要原料,通过开环缩聚合成了氨改性聚硅氧烷。用红外光谱和核磁共振氢谱、碳谱对其结构进行了表征确认,研究了其在PAN基碳纤维预氧化过程中的作用。结果表明:氨改性聚硅氧烷可以有效地减少PAN原丝在预氧化过程中的并丝现象和纤维与导辊之间的摩擦,从而有效抑制了纤维次生缺陷的产生。     

张力对PAN预氧化纤维结构和性能的影响

在预氧化过程中通过施加不同张力制备了四组PAN预氧化纤维,并利用单纤维强力测试仪、元素分析仪、X射线衍射仪、扫描电子显微镜等对PAN基碳纤维原丝及预氧化纤维的力学性能、微观结构和表面形貌进行了研究。结果表明,热处理过程中负载张力的增加会引起预氧化纤维表面形貌发生明显变化,预氧化纤维表面整体更加光滑,其(002)晶面的晶粒尺寸变大,微晶择优取向程度增加,预氧化纤维中C元素含量逐渐降低,O元素含量逐渐增加,预氧化纤维的拉伸强度、拉伸模量、断裂伸长率都呈现逐渐降低的趋势。     

PAN/PPG纤维预氧化及碳纤维结构和性能研究

采用聚丙二醇(PPG)与聚丙烯腈(PAN)共混制备的PAN/PPG原丝进行预氧化和碳化,利用SEM、FTIR、元素分析仪、力学性能测试等仪器和手段,研究了PPG的加入对预氧丝和碳丝的结构和性能的影响.研究发现:PPG的加入使PAN预氧丝的表面结构更加均匀,减少了碳纤维中的孔洞;同时还促进了纤维在预氧化和碳化过程中的氧化...     

聚丙烯腈基预氧化纤维环化程度及力学性能的表征

以聚丙烯腈(PAN)基碳纤维原丝为原料制成预氧化纤维(PANOF),采用芳构化指数(AI)和差热分析法测定了PANOF的环化指数,研究了预氧化温度和时间对其环化程度和力学性能的影响。结果表明,AI实际上反映了吡啶环与氰基间交联程度。在吡啶基与氰基间的交联点数未达到极大值前,AI才能表征PANOF的环化程度。随预氧化温度升高和预氧化时间的延长,PANOF的环化程度提高,断裂强度和断裂伸长率降低。     

预氧丝体密度对聚丙烯腈基碳纤维本体性能的影响

通过调整预氧化温度及走丝速度,研究了两者对聚丙烯腈基预氧丝体密度的影响,并进一步研究了预氧丝体密度对碳纤维体密度、拉伸强度及拉伸模量的影响。结果表明:提高预氧化温度有利于预氧丝体密度的增加,而走丝速度提高后预氧丝体密度有所下降;碳纤维体密度会随着预氧丝体密度的增加而降低;随着预氧丝体密度的提高,碳纤维拉伸强度出现先上升后下降的趋势,但是预氧丝体密度对拉伸模量影响不大。     

PAN原丝至碳纤维缺陷的形成与遗传性

利用扫描电镜（SEM）研究了聚丙烯腈（PAN）原丝至碳纤维结构形态转化过程中缺陷的形成与遗传,结果表明,PAN初生纤维,原丝,预氧化纤维和碳纤维的表面缺陷主要包括沟槽,横纹,粘丝、并丝、杂质、划伤和孔洞等,PAN初生纤维和原丝的内部缺陷主要是皮芯结构、芯部疏松和孔洞,皮芯结构由凝固浴中纤维的双扩散所导致,一直保留到原丝、预氧化纤维直到碳纤维中,可以通过调整凝固的工艺参数增大原丝皮层比例,提高芯部致密性,内部孔洞的形成与扩散和相分离速率有关,可以通过改善致密化和蒸汽拉伸工艺来减少孔洞和减小孔洞尺寸,预氧化纤维中的皮芯结构的形成归因于原丝的遗传和氧的不均匀扩散.     

碳纤维生产中的预氧化及预氧化设备简介

在碳纤维生产流程中,预氧化是一个重要环节,也是制约生产的瓶颈。现介绍两种顶吹式预氧化炉,并对其工艺和机械结构方面进行分析,供生产厂家借鉴使用以提高碳纤维的品质。     

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。     

干纺与湿纺腈纶大丝束预氧化工艺研究

对 3 .3 3dtex民用干纺与湿纺腈纶大丝束的预氧化工艺进行了研究。结果表明 ,预氧化温度和铺丝厚度是影响纤维性能的关键因素。预氧化温度 2 60～ 2 70℃ ,每 10min升温 10℃ ,制备的干纺与湿纺腈纶预氧纤维都能达到强度 1.6～ 1.7cN/dtex ,伸长 11%～ 16% ,极限氧指数大于 40 .5 %的纺丝用预氧纤维的质量要求。     

一种表征聚丙烯腈纤维预氧化程度的新方法

在工业化连续碳纤维生产线上,对干喷湿纺和湿纺的聚丙烯腈(PAN)原丝进行对比实验,跟踪了这两类原丝在预氧化和碳化过程中力学性能的变化规律。采用密度仪、纤维单丝断裂强力仪等测试分析了不同预氧化条件下预氧化纤维的力学性能与相应碳纤维力学性能之间的内在联系。结果表明,碳纤维的力学性能与预氧化纤维的断裂强力密切相关。通过与不同的预氧化程度表征方法相比较,提出了以预氧化纤维的强力损失率作为表征PAN纤维预氧化程度的新方法。     

PAN基碳纤维预氧丝的取向结构及力学性能表征

利用傅立叶变换红外光谱仪对不同预氧化程度的聚丙烯腈(PAN)基碳纤维预氧丝进行偏振光谱分析,以反应程度参数(EOR)衡量试样的预氧化反应程度,用红外二向色性比来表征试样的取向程度,并对其力学性能进行了表征。结果表明:PAN纤维在预氧化过程中其化学组成和微观结构都发生了很大变化,纤维的取向程度随EOR的增大而减小,而力学性能也随之下降。     

碳纤维预氧化炉的结构形式与特性

预氧化是碳纤维生产中承前启后的关键工艺,预氧化工艺及设备直接影响碳纤维生产收率及性能.着重介绍了三种进风方式的碳纤维预氧化炉的结构形式与特性.