文摘

聚丙烯腑基碳纤维高温石墨化综述[刊,中],卢天豪。陆文睛。童元建//高科技纤维与应用,2013,38（3）：46-53．74针对高模量炭纤维制备的关键工艺环节,综述总结了石墨化的基本工艺和石墨化高温处理过程纤维组成、结构的变化以及对最终炭纤维力学性能的影响,以期为我国高强高模炭纤维研发提供借鉴。综述结果表明,一步法石墨化高温处理有利于保持纤维的高强度特性,该工业化技术具有发展潜力：1800℃前后纤维密度为先降后升;随着纤维对石墨晶体结构逐渐完善．层间距减少。模量提高;催化石墨化以及强磁场或射线处理可促使纤维石墨晶体结构的完善,但不易工业化实施：石墨化过程中适施应力是一项保持纤维强度和提高模量的有效措施。     

高导热带状炭纤维的微观结构对其耐氧化性能的影响

考察了高导热带状炭纤维在高温石墨化过程中微观结构的变化对其耐氧化性能的影响,研究表明：随着石墨化温度的提高,带状炭纤维的石墨化度明显提高,微晶尺寸变大,缺陷增加;当温度从1600℃升到3000℃时,孔缺陷使带状纤维的耐氧化性能明显降低;微观结构的变化使带状纤维的耐氧化性能增强;孔缺陷的影响对耐氧化性能的影响更大。     

气相流动法制备纳米炭纤维X射线衍射的研究

采用 X射线衍射分析技术对气相流动法制备的纳米炭纤维进行了测试。通过分析在不同工艺条件下纳米炭纤维的晶体结构参数,研究了反应停留时间、高温石墨化处理工艺条件对纤维微观结构的影响。结果表明：缩短停留时间和高温处理使得构成纳米炭纤维催化生成的炭含量增加,碳层的结构接近石墨晶体的有序结构。     

聚丙烯腈基碳纤维高温石墨化综述

针对高模量碳纤维制备的关键工艺环节,综述总结了石墨化的基本工艺和石墨化高温处理过程纤维组成、结构的变化以及对最终碳纤维力学性能的影响,以期为我国高强高模碳纤维研发提供借鉴。综述结果表明,一步法石墨化高温处理有利于保持纤维的高强度特性,该工业化技术具有发展潜力;1 800℃前后纤维密度为先降后升;随着纤维对石墨晶体结构逐渐完善,层间距减少,模量提高;催化石墨化以及强磁场或射线处理可促使纤维石墨晶体结构的完善,但不易工业化实施;石墨化过程中适施应力是一项保持纤维强度和提高模量的有效措施。     

激光隧道炉炭纤维超高温石墨化处理方法

为突破现有炭纤维石墨化炉温度低、能耗高的技术瓶颈,提出一种采用激光加热技术的炭纤维超高温石墨化方法,并研制一套炭纤维超高温石墨化激光隧道炉实验装置。利用激光在氩气气氛中照射PAN基炭纤维进行石墨化处理,根据Raman光谱和X射线衍射分析(XRD)对激光石墨化处理的炭纤维试样的化学结构和微晶结构进行表征。结果表明,激光隧道炉超高温热处理的炭纤维无序碳含量和晶面间距大幅减小,晶粒尺寸变大,石墨化程度有显著提升,验证了该设备和方法的可行性;通过调整工艺参数可实现3 000℃超高温条件下石墨纤维连续生产的可控制备。     

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。     

炭纤维复合材料在汽车中的应用

炭纤维是一种碳含量超过90％的纤维状炭材料,是以有机纤维——聚丙烯腈(PAN)纤维、粘胶纤维、沥青纤维等原丝经过预氧化、炭化、石墨化等高温固相反应工艺过程制备而成,由有择优取向的石墨微晶构成,因而具有很高的强度和弹性模量(刚性)。它的密度一般为1．70～1．80g／cm^3,强度为l200～7000MPa,弹性模量为200～400Gea,热膨胀     

铜和硼化物对PAN基炭纤维的催化石墨化作用

将单质铜、硼酸、PAN基炭纤维进行混合研磨,经过石墨化炉高温处理,利用X射线衍射检测了铜和硼在热处理过程中的变化,研究催化剂的量和热处理温度对石墨化度的影响,结果显示炭纤维的石墨化度由25.6%提高到95.6%,表明铜和硼化物二元催化剂体系要比一元催化剂体系铜或硼更能显著地提高PAN基炭纤维的石墨化度,并完善炭纤维的石墨晶型。     

高性能纤维热牵伸研究进展

热牵伸贯穿聚丙烯腈基纤维制备全过程,能够使纤维内部类石墨微晶尺寸增大、沿纤维轴向取向度提高,明显改善纤维的微观结构,从而提高其物理性能.本文概述了牵伸处理在纤维制备过程中的关键作用,主要介绍了牵伸在聚丙烯腈基炭纤维、中间相沥青基炭纤维、黏胶基炭纤维、纳米炭纤维以及生物可降解纤维生产过程中的应用研究进展,重点分析了聚丙烯...     

中间相沥青及其炭纤维的显微结构和性能

中间相沥青基炭纤维(CF)的力学性能受中间相沥青的微结构和不熔化、炭化。石墨化过程的影响。本文考察了几种不同原料的中间相沥青的微观结构,乙沥渣油两个馏份的中间相沥青为细镶融并体,是难石墨化物质,而T渣油E馏份中间相沥青是由小球有序堆积形成的一种大的各向异性融并体,是易石墨化物质,中间相的不同结构直接影响CF的力学性能.用电子显微镜观察了CF的结构形态,由T渣油E馏份制成的中间相沥青炭纤维呈现放射状的径向结构,并存在孔隙裂纹.它们主要取决于中间相沥青的原料和不熔化、炭化和石墨化的工艺条件,最终影响CF的力学性能。     

文摘

焙烧参数对阳极质量的影响；耐火材料用酚醛树脂的发展状况；膨胀柔性石墨块恻备及其结构表征；巡视国外高科技纤维动向;碳纤维供求形势及其对策；利用感应加热技术进行炭纤维连续石墨化;大尺寸各向同性热解炭材料的恻备与表征;[编者按]     

低电阻率插溴石墨纤维的制备及其性能

本文对制备低电阻率插溴石墨纤维时,炭源、热处理温度、催化剂的使用以及插溴时间、温度和方式等影响插溴石墨纤维电阻率的因素进行了初步探讨。实验结果表明,将炭纤维进行高温热处理,可使电阻率下降至原来的1/5～1/10;催化高温热处理可以降低热处理温度400℃左右而达到同样的效果;插溴可以使石墨纤维的电阻率下降至原来的1/2～1/5。本文还对炭纤维电阻率下降和力学性能变化的原因进行了讨论。     

交替电解促进PAN基炭纤维的催化石墨化

介绍了一种简单的在硼酸和氯化镍溶液中交替电解的方法来促进PAN基炭纤维的催化石墨化,并考察了热处理温度和电解液中氯化镍的浓度对PAN基炭纤维催化石墨化的影响.纤维的形貌和结构变化分别采用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射(XRD)进行表征.结果表明:通过交替电解处理,可以有效地破坏炭纤维的组织结构,并同步实现催化剂硼酸和镍在炭纤维上的分散和沉积.交替电解处理过的炭纤维经2 400℃热处理l h后,其石墨化度明显提高,达到85%,Le为15 nm.     

聚丙烯腈纤维的预氧化技术

目前,世界炭纤维产量的90％左右是由聚丙烯腈纤维生产的。在由聚丙烯腈纤维向炭纤维的转化过程中,预氧化是一重要工序。如果说高质量原丝是制取高性能炭纤维的前提,那么合理预氧化炉的设计和最佳工艺参数的选择则是制造优质炭纤维的必备条件。从预氧化,炭化和石墨化工序所需时间来看,预氧化所需时间最长,是控制产量的主要因素。所以,炭纤维的质量和产量都与预氧化工序息息相关。研究这一过程历来受人重视,直至今天仍是一个重要的研究课题。本文就预氧化反应、设备、工艺以及预氧化程度的控制作一评述。     

PAN基碳纤维连续石墨化过程中的取向性

利用XRD研究了PAN基碳纤维在连续高温石墨化和热牵伸石墨化过程中纤维内石墨微晶沿纤维轴择优取向性的变化。结果表明：碳纤维中石墨微晶的择优取向性随石墨化温度的提高和热牵伸的增大而增加。两种工艺中纤维的拉伸模量均随微晶取向性的增加而增大,但在获得相同的模量下其取向参数却不同;碳纤维的拉伸模量不仅仅取决于石墨微晶的择优取向,而且与晶体的大小有关。另外,经过3000℃的高温处理后,纤维的择优取向参数Z仅为14.71°,说明纤维中乱层石墨的层面仍没有高度取向。     

炭素专利

高温石墨加热元件；电绝缘内热串接石墨化炉；预焙阳极炭块焙烧出炉的解组清理机组；长丝炭纤维加热管；合成金刚石用组装块；混凝土结构物增强杆件；[编者按]     

碳纤维石墨化设备的研究与进展

碳纤维石墨化的关键是石墨化设备和高温热处理技术。着重介绍了碳纤维石墨化设备的研究与进展,并对其发展进行了展望,主要内容包括电阻炉、感应炉、太阳炉和等离子体技术。综述了各种石墨化设备的特点和应用,指出改进和更新石墨化设备、大幅度降低生产成本、进一步提高产品性能、实现石墨纤维柔性制造将成为今后研究的重点。     

在石墨化过程中采用热牵伸法制备高性能PAN基炭纤维

对PAN基炭纤维（PANCF）石墨化处理过程中采用热牵伸的工艺进行了初步探讨。实验结果表明：适当张力的热牵伸可以得到高模高强的炭纤维。本文还对热牵伸改善炭纤维力学性能的原因进行了讨论。     

短炭纤维/树脂炭复合材料石墨化行为的研究

本文就短炭纤维/酚醛对脂炭复合材料(SCFRC)的石墨化行为进行了研究。X射线衍射结果表明,SCFRC中树脂炭的石墨化性能有较大改善,并且用较长的炭纤维制得的SCFRC中树脂炭石墨化性能的改善更为显著。探讨了炭纤维所起的作用,认为基质炭石墨化性能的改善是炭纤维抑制基质炭收缩而产生的热张应力的综合效应所产生的结果。     

气相生长炭纤维——一种新颖材料

由气相碳氢化合物热分解可以制备炭纤维,这种工艺有大幅度降低成本的潜力。气相生长的炭纤维显示了热解炭的许多特性。例如,它们具有层状显微结构,其石墨面平行于纤维轴,具有高度的择优取向。由于纤维是由催化形成的细丝化学气相沉积而加粗的,其横截面结构类似于树干截面的年轮环。纤维的可石墨化性很高,热处理超过2500℃就能形成三维有序结构,这种结构使得它具有单晶石墨那样的电、磁、热导性质。由于这种纤维的显微结构均匀,所以对于复合材料工程来说,具有许多潜在的优点。