热解温度对竹炭黑基本性能的影响

采用低温快速连续热解工艺,考察了不同热解温度对竹炭黑性能的影响。通过对样品基本工业数据、红外、热重、粒径等性能进行表征,结果表明:竹子纤维热解程度随温度的升高而提高,氢和氧元素的含量逐渐减少,固定碳含量和低位燃烧热值大幅提高,其中固定碳含量达69. 2%,热值最高为29. 72 MJ/kg;且竹炭黑的可磨性大幅改善,为竹炭黑在燃料及炭材料上的应用研究提供了基础数据。     

俄罗斯研究聚酰亚胺／纳米碳纤维复合材料

聚酰亚胺纤维是耐热性良好的高分子材料,它具有多种优越的物理性能,在航空航天、防辐射材料、耐高温耐化学材料领域,是很受青睐的高科技纤维之一,俄罗斯高分子化合研究院试验用聚酰亚胺结晶、纳米碳纤维、碳微纤维制造复合材料（碳塑料）。     

乙醇火焰燃烧制备螺旋碳纳米纤维及结构分析

采用乙醇火焰燃烧, 借助于基板材料上涂敷锡盐作为催化剂前驱体, 制备了螺旋结构碳纳米纤维; 借助于扫描电子显微镜、透射电子显微镜、XRD和拉曼光谱等分析了螺旋碳纤维的形貌和结构. 螺旋碳纳米纤维螺旋直径约为100nm, 纤维直径约为50nm, 螺距约80nm. 螺旋碳纤维的石墨层方向基本垂直于轴向, 近似鱼骨型结构, 相邻碳层间距为0.34nm. 借助于高分辨电子显微镜分析了螺旋碳纳米纤维的形成机理, 认为碳原子沿催化剂SnO₂各晶面析出速度不同是形成螺旋碳纳米纤维的主要原因.     

碳纤维与基体粘接性的改进

在制备碳复合材料时,碳纤维与基体间的粘接性,可以在浸渍工序之前,采用适当的纤维表面处理而得到改善。处理可以采用氧化[如在空气中的高温氧化(HTO)、用原子氧进行低温氧化(LTO)、在高锰酸钾、硝酸、双氧水等的水溶液中氧化,以及阳极氧化],亦可采用非氧化(如抽丝和热解碳的沉淀)法处理。这些处理能提高复合材料的层间剪切强度。基体与纤维的粘接性由下列机理产生:(1)基体分子在纤维外表面的吸附;(2)基体官能团与纤维活性点及纤维官能团之间化学键的形成;(3)机械嵌入(即基体渗入纤维表面的坑或裂缝)。本文介绍用HTO和LTO法改善纤维/基体粘接性的原理。采用未筛分的石墨化沥青碳纤维VSB-32(与现有的P-55类似)。将碳纤维料送入     

我国碳纤维行业的发展现状及建议

<正>碳纤维是一种耐高温纤维,它的密度不到钢的1/4,拉伸强度大于3.50GPa,是钢的7~9倍,拉伸弹性模量为230~430GPa。碳纤维是具有高强高模、耐高温、耐腐蚀、耐疲劳、耐湿、密度小、蠕变小、导电传热、热膨胀系数低等一系列优异性能的新型纤维。碳纤维以聚丙烯腈纤维、沥青纤维、粘胶丝或酚醛纤维为原料生产纤维,在惰性气体中经氧化、碳化(300~1 600℃)制得碳纤维,其碳含量在     

混杂纤维布加固钢筋混凝土梁抗弯性能试验及理论研究

该文提出了碳/芳纶/玻璃三种纤维混杂思路,高强、高弹模碳纤维提高承载能力,高延伸率玻璃纤维改善延性,而芳纶纤维使应力从碳纤维向玻璃纤维平稳转移。通过对11根钢筋混凝土梁的抗弯试验,研究了不同混杂方式、混杂结构、纤维布层数对梁抗弯性能的影响。结果表明:如果应力转移不平稳,混杂纤维布将与混凝土发生局部剥离,导致混杂纤维布加固效果降低;在相同纤维布层数条件下,与单一碳纤维布加固梁相比,碳/芳纶/玻璃层间混杂纤维布加固梁的初裂、屈服、峰值和极限荷载分别降低了22%、12%、12%和16%,而位移延性系数提高了20%,表明碳/芳纶/玻璃层间混杂纤维布能够显著降低单一碳纤维布的脆性。在试验研究的基础上,采用弹塑性截面分析法计算了混杂纤维布加固梁的承载力,理论计算值与试验值吻合良好。     

碳纤维布的织造及其应用

<正>碳纤维是一种科技含量很高的纤维状碳材料,它是采用高温分解法,由有机母体纤维在1000～3000℃的惰性气体下制成的。碳纤维呈黑色,具有强度高、质量轻、导电、耐高温、耐腐蚀、膨胀系数小等特点。碳纤维产品的主要形式有:纤维、碳布、预浸料坯     

竹纤维增强复合材料力学性能及微观结构分析

天然竹子纤维增强树脂复合材料是利用自然资源,采用先进复合材料的层压工艺制成,是一种性能良好的,可应用的结构材料,已发表的研究竹/树脂的工作很少。本工作从宏观和微观实验两方面研究竹/环氧单向不同层数复合材料层板的拉伸、压缩、弯曲,层间剪切等力学性能,确定了各项力学参数,并对竹纤维与囊素以及树脂基体在不同载荷条件下的微观结构进行了观察与分析。结果表明竹/环氧复合材料的比强度、比刚度很好。比强度为低碳钢的3-4倍,力学性能与普通玻璃纤维增强复合材料相当。采用声发射技术和扫描电镜动态加载试验,监测竹子/环氧复合材料的损伤破坏。破坏型式随加载条件而不同,竹纤维增强复合材料的力学行为破坏机理与玻璃纤维,碳纤维增强复合材料相近。从竹子的微观结构看到它是有规则的很合理的一种天然复合材料,加上树脂基体提高了力学性能并能解决了纯竹的干裂,虫蛀等问题,而且竹/树脂可压制加工成不同厚度和形状的层合板,适应不同的结构使用,因而具有广阔的应用前景。      

二次炭化温度对竹炭导电性能及结构的影响

竹炭(Bamboo charcoal,BC)有一定的导电性能,具有被应用于电气材料领域的潜力.为提高竹炭的导电性能,本研究以绝缘竹炭为原料进行二次炭化,研究了二次炭化温度对竹炭理化性能及结构的影响.采用元素分析仪、量热仪、比表面积及孔隙度分析仪、红外光谱仪、拉曼光谱仪、X射线衍射仪、扫描电子显微镜和透射电子显微镜对竹炭的基本理化性能及微观结构进行测试.结果表明,700～1500℃内,随着炭化温度的升高,竹炭的比表面积先增大后减小,碳含量从82.45％增加至96.87％,固定碳含量从81.22％增加至96.3％,热值从31.385 MJ/kg增加至34.904 MJ/kg,电导率从10-8 S/cm增加至92.94 S/cm;二次炭化降低了竹炭的极性,并且在纤维帽和细胞壁上形成许多大孔结构,竹炭的这种特征使其可作为复合材料的增强相;二次炭化后,竹炭形成弧形石墨边缘,石墨化程度随着温度的升高逐渐增大,BC1500的(002)峰对应的微晶尺寸为0.334 nm,接近石墨条纹间距0.34 nm.二次炭化显著增强了竹炭的导电性能,这是碳含量提高、细胞壁和纤维帽进一步收缩以及弧形石墨边缘形成的综合结果.二次炭化为高品质炭的制备提供了一种简单高效的方法.     

涂层碳纤维增强镁基复合材料

采用液态浸渗方法,使表面带有镍、铜和二氧化硅涂层的碳纤维与金属镁结合,形成C/Mg复合材料.研究发现:镍,铜、二氧化硅涂层均可实现镁液对纤维的润湿,形成复合材料;复合材料形成后,镍和铜涂层均已消失;镍在高温下与碳纤维相容性较差;二氧化硅涂层稳定,对纤维有较好的保护作用,涂层不同,形成了不同的纤维分布状态.     

碳纳米纤维膜的制备及表面浸润性研究

采用静电纺丝法制备聚丙烯腈纳米纤维膜,经不同温度预氧化和碳化后得到碳纳米纤维膜(CNFM),通过FTIR、TG、XRD、SEM、RAMAM等表征手段探究了预氧化和碳化过程中纤维膜结构的变化,并考察了不同阶段纤维膜的表面浸润性.研究表明:PAN纤维膜预氧化温度选定在270～290℃范围较为合适;随碳化温度的升高,碳纳米纤维(CNFs)的类石墨层状结构有序化提高,石墨层间距减小;碳化膜的最大接触角可达158.3°±1.0°,表面呈现超疏水性.     

碳纤维研究进展及发展现状

1碳纤维简介 化学组成中碳元素质量分数在90％以上的纤维材料可以称其为碳纤维。它是由有机纤维或低分子烃气体原料加热至1500℃所形成的纤维状碳材料。碳纤维具有十分优异的力学性能碳纤维的密度不到钢的1／4,但抗拉强度却是钢的7～9倍,抗拉弹性也高于钢,同时碳纤维还兼具其他多种优良性能如低密度、耐高温、耐腐蚀、耐摩擦、抗疲劳、电及热传导性高等优异性能。因此碳纤维广泛的应用于国防,军事,体育等领域。提高碳纤维性能的方法     

电纺Co掺杂碳纳米纤维的制备及其吸波性能

采用静电纺丝法和后续的热处理工艺制备不同浓度Co纳米粒子掺杂的碳纳米纤维。通过差热-热重(DSC-TGA)仪、X射线衍射仪(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)、矢量网络分析仪(VNA)对复合碳纳米纤维的热稳定性、物相、微观结构、电磁参数进行表征,并对其微波吸收性能进行研究。结果表明:当炭化温度为800℃时,复合纳米纤维结晶度适中,无定形碳部分转化为石墨相碳,CoAc_2全部被炭化还原为面心立方结构的金属Co纳米粒子,且纤维形貌完整,有串珠状结构存在于纤维网络之间;掺杂后碳纤维电磁性能得到明显改善,当掺杂量为7%(质量分数),涂层厚度为1.5mm时,有效吸收带宽达到最大,为4.5GHz,相比于纯碳纳米纤维,吸波性能得到显著提升。     

常压等离子处理碳纤/玻纤间隔织物的效果表征

碳/玻纤间隔织物是一种新型结构的纤维增强材料,其纤维与树脂的结合牢度是决定其复合材料性能的主要因素。为了进一步改善碳纤维和玻璃纤维与树脂的界面结合性能,本文采用不同功率的常压低温等离子技术对整体中空织物进行处理,然后通过扫描电镜、吸光率表征、玻纤单丝微脱粘测试以及碳纤维复丝拉伸性能测试等对织物中的碳纤维与玻璃纤维进行表征。研究结果表明,经过等离子处理后,混杂织物中的面层和芯材均受到等离子体刻蚀,纤维表面的官能团增多,纤维浸润性界面结合性能得到改善。同时,研究结果还表明,等离子处理碳/玻间隔织物的改性效果随着功率的增加是先增加后降低,在功率为150w的常压低温等离子处理的效果最佳。     

具有有序宏观结构纳米碳纤维的制备及其性能应用

以CH4为碳源,金属Ni为催化剂,采用化学气相沉积法(CVD)在有序宏观基体材料(SiO2纤维,Al2O3纤维)上制备出纳米碳纤维。利用场发射扫描电镜(FE-SEM)、透射电镜(TEM)、拉曼光谱(Raman)以及热重分析(TG)对产物进行了微观形貌和结构的检测。结果表明,所制备的纳米碳纤维具有取向性,能够在有序宏观基体材料上形成致密有序的纳米碳纤维层;与Al2O3纤维相比,SiO2纤维更易于生成高质量的纳米碳纤维;所制备的纳米碳纤维遵循顶端生长模式。此外,采用纳米碳纤维作模板可以原位合成出具有有序宏观结构的纳米LaMnO3,它能明显降低碳黑颗粒的起燃温度,具有潜在的应用前景。     

纤维吸波材料研究进展

吸波材料的吸波性能是影响雷达隐身的关键因素,对军用和民用都有重要意义。纤维以其独特的结构与电磁性能,备受吸波材料研究者的关注。综述了碳纤维吸波材料、碳化硅纤维吸波材料以及多晶铁纤维吸波材料的研究现状和吸波机理,并对新型纤维吸波材料如碳纳米管、竹炭纤维在吸波领域的应用进行阐述,展望了纤维吸波材料未来的发展趋势。     

低温炭化温度梯度对聚丙烯腈预氧纤维结构演变及碳纤维性能的影响

聚丙烯腈(PAN)预氧纤维在低温炭化阶段经热裂解重组而转化为具有乱层石墨结构雏形的低温炭化纤维,此阶段的温度调控对最终碳纤维的结构与性能有着重要影响。采用¹³C固体核磁共振谱图(¹³C-NMR)、拉曼光谱(Raman)、X射线衍射(XRD)和力学性能分析等手段,研究预氧纤维在低温炭化阶段的反应进程、温度梯度调控对预氧纤维的结构演变和碳纤维结构及性能的影响。结果表明:PAN预氧纤维在低温炭化过程中,经450℃热处理后碳结构的支链化程度达到最大值0.99,当处理温度达到550℃后,以芳环链段的重组交联为主要反应。低温炭化温度梯度影响预氧纤维的结构演变进程,当采用350—450—650℃的梯度升温模式时,先经450℃处理的低碳纤维中—C—C基团的¹³C-NMR位移最大,表明纤维内的支化交联反应最多,再经650℃处理的纤维d₀₀₂以及相应高碳纤维的I_A/I_G达到最大,说明其无定形碳相对含量最多,因而最终碳纤维的力学性能最差;当采用350—550—650℃的梯度升温模式时,纤维内裂解与重组交联反应有序开展,低碳和高碳纤维的碳结构更优,最终碳纤维的致密性及力学性能得到提升。     

SiC－C纤维有机先驱体流变可纺性研究

用SiC纤维的先驱体聚碳硅烷与碳纤维先驱体沥青共混得到叮制备SiC-C纤维的先驱体PC-P共混物。它的流变纺丝性与组份聚碳硅烷和沥青的性质相关,只有两组份的可纺丝温度区间叠合,才可以得到可纺性好的PC-P共混先驱体。此研究结果对SiC-C纤维选择聚碳硅烷和沥青组份及共混工艺有指导意义。     

纳米纤维素修饰的碳纳米纤维制备及其疏水性研究

为拓展碳纳米纤维在环境清洁领域的应用，提高碳纳米纤维的水接触角，改善膜表面的疏水性能，获得疏水性较好的碳纳米纤维薄膜，利用静电纺丝法将纳米纤维素(CNFs)与碳纳米纤维前驱体复合，获得具有低表面能和良好疏水性能的纳米碳纤维/纳米纤维素复合纤维膜。通过对纳米纤维素含量进行调控，经预氧化和碳化处理后得到一系列具有规则三维空间网络结构的复合纤维膜，并探究不同纳米纤维素含量对复合纤维膜疏水性能的影响。结果表明：纳米纤维素修饰复合纤维膜随着碳化程度的提高其表面能呈现逐渐降低的趋势，其对水的接触角也逐渐增大，疏水效果得到较大幅度提升。随着纳米纤维素含量继续增加，复合纤维膜的水接触角呈上升趋势，未添加前接触角为36.13°,当纳米纤维素添加质量为20%时，水接触角最大为132.14°,提高了366%。     

碳纤维复合材料面临发展契机

高性能纤维是指耐热好、质量轻、强度高、高模量的特种纤维材料。作为高性能纤维的一种,碳纤维既有碳材料的固有特征,又兼备纺织纤维的柔软可加工性,碳纤维比铝还轻、比钢还硬,它们的密度是铁的1／4、比强度是铁的10倍。由于质轻,碳纤维复合材料质量大约是钢的20％,依据纤维等级和方向性,甚至可以达到类似钢材的强度;此外,碳纤维还不生锈,由于使用碳纤维材料可以大幅降低结构质量,因而可显著提高燃料效率。